Электромобиль: история, развитие будущее

Первый серийный и относительно доступный в финансовом плане электромобиль Тесла был представлен более 2 лет назад. Популярность электрокаров растёт во многих странах, однако до массовой эксплуатации ещё далеко, хотя объём продаж медленно, но верно увеличивается. Рано или поздно машины с электрическими двигателями вытеснят с рынка модели с двигателями внутреннего сгорания.

История создания

Люди уже давно задумываются об использовании электричества в качестве силы, способной придать движение транспортным средствам. Первый электромобиль в мире и вовсе появился до создания ДВС, и произошло это в 1841 году.

Спустя 58 лет в Санкт-Петербурге был представлен 17-местный омнибус, оснащенный 4-сильным электромотором, запас хода которого составлял 64 км.

Следующая веха в истории электромобилей относится к началу 30-х годов XX века. В 1931 году гениальный изобретатель Никола Тесла, купив радиоэлектронные детали в обычном магазине, собрал устройство, которое при установке его вместо бензинового мотора смогло сдвинуть автомобиль с места. Мощность агрегата составила 80 л. с.

В течение следующих почти 55 лет технология практически не изменилась. В 1996 году с конвейера сходит первый серийный электрокар, разработка которого была осуществлена компанией General Motors. Однако случилось это не из-за желания автопроизводителя или требований рынка: просто в Калифорнии, где продавались автомобили GM, вышел закон, ужесточающий требования к машинам: новые авто, по мнению авторов законопроекта, вообще не должны были загрязнять окружающую среду. Но довольно скоро он был отменён, поскольку в техническом отношении выполнить его на тот момент не представлялось возможным. General Motors выпускала электроавто в течение 7 лет, но солидными продажами похвастать не могла: за этот период времени было реализовано чуть более 1150 экземпляров модели, которые и по сей день хранятся в частных коллекциях (нераспроданные транспортные средства были пущены под пресс).

На сегодняшний день ведущим популяризатором идеи электромобилей является Илон Маск, купивший компанию Tesla Motors и всерьёз занявшийся её развитием. Серийный электромобиль Tesla Roadster, выпущенный в 2008 году, продавался в течение 4 лет, но из-за слишком высокой стоимости, равной 109000$, доступен он был только очень богатым людям. В 2012 году выходит уже более доступная машина Model S, пережившая впоследствии две модернизации и благоприятно встреченная как экспертами, так и рядовыми автолюбителями.

2015 год был ознаменован выходом Model X: кроссовер отличался большим запасом хода (от 354 до 539 километров в зависимости от модификации и других параметров), превосходной динамикой (до сотни модель способна разогнаться за 3,2 секунды), а также множеством необычных функций, ранее не используемых другими производителями (например, подсветкой салона в такт звучащей музыке и др.).

Принцип работы современных электромобилей

Электрокару, в отличие от авто с традиционным двигателем внутреннего сгорания, не нужен сложный мотор с немалым количеством недостатков (различные проблемы при эксплуатации, сложный ремонт, шум при работе и пр.). Электрический двигатель является полностью бесшумным и нетребовательным к топливу, поскольку электричество во всем мире одинаково.

Еще один плюс электромобилей заключается в отсутствии коробки передач, что значительно упрощает и управление, и обслуживание. Формально коробка имеется, но на колёса поступает сразу вся мощность, поэтому люди в салоне не ощущают рывков, неизбежных при переключении передач.

Необходимое условие для работы подобного автомобиля – электроэнергия, запас которой хранится в аккумуляторе. Большинство компаний располагают его под днищем, что позволяет, во-первых, сделать салон более просторным, а во-вторых, улучшить управляемость.

В последнее время мировые производители пришли к выводу о необходимости применения системы рекуперации, которая вырабатывает энергию и затем запасает её в случаях, когда машина движется по инерции, вследствие чего увеличивается запас хода (эта же технология замедляет движение транспортного средства после того, как водитель убирает ногу с педали газа).

Продажи электромобилей в мире

То, что за электрокарами будущее, становится очевидным всем ведущим производителям, спешащим включиться в процесс разработки и изготовления, пока отрыв от конкурентов не стал слишком большим: на сегодняшний день на рынке есть как бюджетные модели (KIA Soul EV), так и марки, относящиеся к премиальному сегменту (Audi E-Tron).

Компания Tesla, несмотря на то, что она фактически выпустила первый электромобиль, пользующийся спросом, испытывает финансовые сложности, и этот факт подстегнул других автопроизводителей. В результате этого за последний год количество полноценных моделей, а не концептов, увеличилось в несколько раз. Среди новых игроков рынка есть как именитые компании с раскрученным именем наподобие BMW, так и многочисленные мало кому известные китайские разработчики.

В развитии электрокаров в настоящее время прослеживаются следующие тенденции:

1. Внедрение управления с помощью одной педали. Первопроходцем в этой области стала Nissan Motor Co., Ltd. с моделью Leaf. Идея прижилась, и все большее число компаний внедряют технологию, при которой торможение станет осуществляться за счёт рекуперационной системы.
2. Повышение интеллекта электромобилей (появляются беспилотные электрокары, не нуждающиеся в действиях человека).
3. Разработка каждой компанией собственной уникальной платформы, благодаря которой покупатель получает возможность стать обладателем по-настоящему чего-то нового и уникального.

Развитие инфраструктуры

Рост производства электромобилей не имеет никакого смысла без расширения сети станций для зарядки: зачем приобретать электрокар, если на нём нельзя будет далеко уехать?

Сейчас крупнейшей заправочной сетью является Supercharger, принадлежащей Tesla. Ею можно пользоваться бесплатно при условии наличия специального абонемента и покупки электромобиля Тесла. Но даже при невозможности соблюдения данных условий ездить на электричестве выгоднее, чем на бензине или дизельном топливе.

Если на рынок первыми вышли американские электромобили, то в настоящее время отобрать лидерство имеет все предпосылки Европа, где количество зарядных станций стремительно растёт, а правительство нескольких стран и вовсе заявляет о возможном скором полном отказе от применения двигателей внутреннего сгорания.

В ряде европейских стран владельцы машин с электромоторами получают всевозможные льготы в виде бесплатной парковки и снижения или полной отмены транспортного налога. В США также действует программа поддержки покупателей электрокаров, но работает она до того момента, пока производитель не выпустит 20 тысяч экземпляров таких транспортных средств.

Многие владельцы покупают зарядную станцию для электромобиля и устанавливают её прямо у себя в гараже: устройство PowerWall, крепящееся на стену, делает процесс зарядки авто идентичным зарядке аккумулятора на смартфоне. Особо большие фанаты автомобилей с электрическими двигателями монтируют на крыше собственного дома солнечные батареи, накапливающие затем энергию в PowerWall.

Сеть российских зарядочных станций пока не так обширна, как хотелось бы, но прогресс заметен (помимо аппаратов Supercharger, растёт число станций, принадлежащих государственным компаниям, правда, пока только в крупных городах).

Гибридные автомобили

Кроме полностью электрических авто, спросом пользуются гибриды, то есть модели, у которых одновременно имеется и электромотор, и ДВС.

Гибриды бывают двух видов:

1. без разъема для осуществления зарядки. К ним относится Toyota Prius первой генерации и некоторые другие первые гибридные машины. Зарядка аккумулятора в них происходит исключительно за счёт работы рекуперативной системы;
2. с разъемом для зарядки батареи. Таких гибридов сейчас на рынке абсолютное большинство. Они способны подключаться к внешним источникам энергии, что значительно упрощает процесс восполнения заряда.

Несмотря на наличие электродвигателя, на одном электричестве гибриды в состоянии проехать не более 50 км. Если же в дело включается ДВС, запас хода возрастает до нескольких сотен километров.

Минусы электромобилей

Электрокары – это развивающийся тип транспорта, поэтому недостатков они не лишены.

Основная проблема электромобилей, тормозящая их распространение, — это высокая цена. Когда будет найден способ наладить массовое производство аккумуляторов, стоимость снизится, но пока ценовой фактор останавливает многих покупателей, которые были бы не прочь отказаться от авто с ДВС.

Ещё один существенный минус – неразвитая инфраструктура. Если на обычной машине можно отправиться практически в любую точку земного шара, то длительная поездка на электромобиле становится проблематичной. Количество станций зарядки даже в европейских странах слишком маленькое. Сегодня рост продаж электрокаров значительно опережает рост числа зарядочных станций. Проблема имеет еще одно решение: важно не только развивать сеть заправок, но и работать над увеличением ёмкости батарей, что позволит преодолеть большее расстояние без необходимости подзарядки.

Время от времени даже у поклонников электромобилей возникают сомнения относительно их экологической безопасности. Само использование электричества абсолютно безвредно, но вот при его выработке в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных веществ. Человечеству ещё предстоит изыскать возможность отказа от применения тепловых электростанций и перехода к солнечной и ветреной энергии.

Перспективы электромобилей

Большинство экспертов сходятся во мнении, что люди с каждым годом будут покупать всё больше электрокаров. Уже сейчас автомобильная промышленность прошла своего рода точку невозврата, и отказаться от развития электрокаров стало невозможно.

Вычислительные мощности продолжат расти, а искусственный интеллект будет становиться всё более совершенным, что, без сомнения, скажется и на росте числа авто с электромоторами в мире.

Количество электромобилей в России тоже увеличивается, хотя не так быстро, как в Европе или Китае: причиной тому – невысокий уровень доходов населения страны.

С большой долей вероятности можно сказать, что мир без машин с ДВС неизбежен: когда человеческая цивилизация полностью откажется от этой технологии, является лишь вопросом времени.

Исторический таймлайн: «Эволюция электрических автомобилей»

Исторический таймлайн: «Эволюция электрических автомобилей»

История создания электромобилей насчитывает уже более сотни лет. Многие не знают, но именно на электрический привод уповали первые создатели самоходных транспортных средств, ведь электромотор был изобретен гораздо раньше двигателя внутреннего сгорания. К тому же, несмотря на довольно равнодушное отношение к окружающей среде 100 с лишним лет назад, уже тогда четко осознавали, что электричество гораздо более чистая энергия и во многом более продуктивная, чем органическое топливо.

Первые попытки создания автомобиля (тогда он назывался немного иначе) начались еще в середине 30-х годов XIX века, причем все задумывалось, как довольно крупный проект с большими перспективами.

Сегодня принято считать, что серьезный толчок развитию электромобилей дал Илон Маск и Tesla, однако так считать не совсем справедливо по отношению к другим участникам промышленной революции.

Помимо близких к нашему времени новаторов отрасли, нельзя не упомянуть о достижениях изобретателей позапрошлого и прошлого столетия, которые внесли существенный вклад в казалось бы безальтернативно доминирующее положение автомобилей с ДВС.

Именно с этой целью мы решили воссоздать хронологическую линию того, как эволюционировали электромобили, постаравшись указать в таймлайне самые весомые изобретения в отрасли, а также дать некоторую оценку, почему глобальная электрификация автомобилей была отложена почти на сотню лет.

В Абердине шотландский изобретатель Роберт Андерсон создает прототип электромобиля, который был воплощен в жизнь в формате небольшой повозки с электрическим двигателем. Даже несмотря на не совсем обычный кузов, данное изобретение вполне может считаться полноценным электромобилем. Интересен тот факт, что автомобиль стал жертвой луддитов, а именно протестующих железнодорожников, которые посчитали автомобиль угрозой их рабочим местам.

Публике «Парижской выставке электричества» был представлен трехколесный электромобиль изобретателя Густава Трове. Была проведена полноценная презентация, на которой продемонстрировали возможности автомобиля, который мог разгоняться до 12 км/ч и проезжать дистанцию в 26 километров.

Английский изобретатель Томас Паркер создает электромобиль с перезаряжаемыми батареями собственного производства. Что интересно, это тот самый Паркер, который избавил пассажиров лондонского метро от дымы и гари, электрифицировав его спустя несколько лет после изобретения «электрокара».

Идея создания электромобилей перекочевывает через океан и оседает в головах американских изобретателей. Первым из которых становится эмигрировавший шотландец из Айовы Уильям Моррисон, который создает 6-ти местный вагон с электроприводом, способный проезжать 23 километра и адаптированный к использованию на обычных дорогах. Модель была продемонстрирована на получившей широкую огласку «всемирной выставке в Чикаго» прошедшей в 1893 году.

Интересный факт:

«В 1895 году в Америке был проведен первый автомобильный пробег, победителем которого стал именно электромобиль, а в следующем 1896 году в Америке появился первый автодилер, который продавал исключительно электромобили.»

Электромобиль Jamais Contente бельгийского пилота и конструктора Камиля Женатци установил рекорд скорости в 100 км/ч. Электромобиль-рекордсмен интересен своей технологией, которая включала два электрических мотора обеспечивающих мощность 68 л.с., а также тормозной системой которая останавливала автомобиль за счет смены полюсов подключения к источнику энергии.

Создание «Electric Vehicle Company» — промышленного объединения семи крупнейших американских производителей электромобилей с целью монополизировать (тогда это еще разрешалось) рынок США. Появление этой компании наглядная демонстрация того, что на конец XX века электромобили были одними из самых приоритетных персональных транспортных средств, что наглядно демонстрирует и статистика, указывающая, что по состоянию на 1900 год: 38% автомобилей в США используют электричество, 40% ездят на паровом двигателе и 22% используют бензин.

Знаменитый Фердинанд Порше в 23 года строит свой первый автомобиль, электрический Lohner, который к слову стал первым переднеприводным автомобилем в мире, да к тому же с установленным гидроусилителем руля.

Томас Эдисон оформляет патент железо-никелевой батареи, которая впоследствии станет основой для его будущего электромобиля, а также основным источником энергии для электромобилей других производителей.

Электромобилем Уолтера Бейкера под названием «железнодорожная торпеда» установлен первый официально зарегистрированный рекорд скорости в 167 км/ч, который продержался 64 года. Спустя некоторое время он строит еще более мощный электромобиль, но во время рекордного заезда врезается в толпу людей, убивая двух из них и после этого никогда больше не садится за руль.

Выпуск первого электромобиля Fritchle фирмы The Fritchle Automobile & Battery Co. интересного тем, что заявленный запас хода электрокара составлял 160 км — солидную дальность даже для некоторых современных моделей. Интриговала и реклама автомобилей, в которой говорилось, что электромобиль компании это не только городской автомобиль, но и отличное средство передвижения на большие расстояния.

Чикагская компания Woods Motor выпускает электрический автомобиль Woods Queen Victoria Electric.

Основание легендарной компании Detroit Electric, которая первой в мире наладила массовый выпуск электромобилей, пользовавшихся невероятным успехом у женщин. Автомобили компании для своей жены покупал даже главный автопромышленник эпохи Генри Форд, и это несмотря на выпуск своего главного детища Ford T, который, если выражаться образно «похоронил» или как минимум отсрочил на долгие годы развитие электромобильной отрасли.
Электромобили компании Detroit Electric выпускались и обслуживались с 1907 по 1939 год.

Этот год можно считать исторической, но не самой позитивной вехой в истории развития электромобилей. В этом году Генри Форд запускает свою новую сборочную линию (конвейер) для массового производства своего Форда Т, это приводит к тому, что бензиновые автомобили становятся в два, а то и в три раза доступнее электромобилей, производителям которых в свою очередь нечего предложить в ответ на успех Форда. К тому же бензиновые автомобили предлагали фактически неограниченный пробег, в то время как самый большой запас хода электромобиля был 65 километров, а максимальная скорость составляла 32 км/ч. Также, большая популярность электромобилей среди женщин, привела к некой предвзятости к ним со стороны мужчин, которые привыкли доминировать в ту далекую маскулинную эпоху. Таким образом, отрасль на протяжении последующих 50 лет пребывает в упадке.

Выпуск японского электромобиля Tama, ставшего очень востребованным в условиях послевоенного топливного и экономического кризиса в Японии. Появление модели считается знаковым событием в индустрии, поскольку электрокар считается прямым предком впоследствии культового Nissan Leaf.

Возрождение интереса к электромобилям связывают с появлением маленького электромобиля Henney Kilowatt, который мог проезжать порядка 100 километров и имел максимальную скорость в 97 км/ч, но ввиду своей дороговизны был крайне не популярен и не востребован.

Интересный факт:

«В 70-х годах XX века в мире разгорелся топливный кризис, причиной которому стали политические конфликты ведущих стран мира. Цены на топливо стали повышаться, что негативно сказывалось на экономике США и как следствие на благосостоянии граждан. Чтобы решить эту проблему Конгресс США в 1976 году принимает, как оказалось впоследствии, революционный закон «о расширении исследований в области электродвигателей, аккумуляторов и других компонентов пригодных для создания электрических или гибридных транспортных средств.»
Принятие закона мгновенно вернуло интерес к отрасли, ведь помимо защиты государства, всем работающим в данной сфере компаниям полагались огромные льготы, преференции и материальная поддержка.

В самый разгар топливного кризиса на выпуск электромобиля решается компания BMW, пафосно представив свой электрокар BMW 1602 на Олимпиаде 1972 года в Мюнхене.

Крупнейшая автомобильная корпорация в мире General Motors представляет свой концептуальный электромобиль GM Impact. Демонстрация модели стала своеобразным сигналом к тому, что электромобили возвращаются в сферу интересов крупных игроков на автомобильном рынке.

Налажено массовое производство GM Impact EV1 (Electric Vehicle 1), который выпускался вплоть до 2003 года, но был доступен только в качестве арендованного электромобиля.

Мир впервые серьезно заговорил о гибридах. На дорогах Японии, а в последствии США и всего мира появляется знаменитая Toyota Prius, сверхтехнологичное для своей эпохи авто, совмещающее в себе работу ДВС и электродвигателя. Принято считать, что именно этот автомобиль установил новые экологичные стандарты в отрасли и кардинально изменил подход к производству автомобилей.

Основание компании «Tesla Motors»

Выпуск знакового электромобиля Tesla Roadster. Начало революционных изменений в автомобильной промышленности.

Tesla представляет электрический седан Model S, который сразу же завоевывает множество наград в категориях «лучший автомобиль», а также по мнению многих критиков и аналитиков, становится лучшим в мире среди серийных автомобилей любого типа.

Еще одно знаковое событие в мире электромобилей — запуск в серийное производство электрокара Nissan Leaf, первой электрической модели преодолевшей отметку в 100 тысяч проданных экземпляров.

Начало производства «плагин-гибрида» Chevy Volt — электромобиля с расширенным диапазоном пробега.

Выпуск первого электрического кроссовера Tesla Model X с уникальной компоновкой салона, необычным экстерьером и невероятно технологичным оснащением, включающим автопилот.

Начало массового производства электромобиля BMW i3, знакового электрокара для европейского рынка зеленых авто.

Впервые электромобили получают собственные официальные соревнования, названные по аналогии с «королевой автоспорта», Formula E. В первом сезоне, в состязаниях принимало участие 10 команд, гонщики которых соревновались на электромобилях выполненных в форме гоночных болидов, в целом со схожими техническими характеристиками. Пилотами некоторых команд выступали профессиональные гонщики, пришедшие в класс гонок на электрокарах из Formula.

Копаемся в начинке Jaguar I-Pace: как устроен первый «нормальный» электромобиль?

Великобритания, 2013 год. Вездесущие шпионы-фотографы сообщили в СМИ об испытаниях очень странного автомобиля — Land Rover Defender актуального поколения, но с электрической силовой установкой. Понятное дело, до конвейера эта модель не доедет, но зачем же британцам понадобился такой спорный прототип? Ответ на этот вопрос был дан в ноябре 2016 года, когда компания JLR показала миру предсерийный концепт электрического Jaguar I-Pace. На «Дэфе» британцы тестировали силовую установку будущего электро-Jag’a. Сейчас это уже полноценный серийный автомобиль, который можно официально приобрести и на территории ТС. Спросите, почему мы считаем «ай-пейс» первым нормальным электрокаром? Потому что он создан не для понтов и демонстрации окружающим, что вы «не такой как все», а для нормальной эксплуатации здесь и сейчас. По сути, у I-Pace пока нет конкурентов. Только не говорите нам про Tesla!

Сегодня на рынке хватает электромобилей. Каждый уважающий себя автопроизводитель уже либо выпускает EV-модель, либо анонсировал оную. Но практически все электрокары представляют собой некий набор компромиссов. Возьмем, к примеру, всеми любимую Tesla. Имеется неплохой запас хода, отличная динамика и продвинутые автономные системы. Но в нагрузку мы получаем ужасный салон 10-летней давности, неоправданно высокую цену и отсутствие ощущения машины. Ты словно ездишь на гаджете (который разрабатывали 10 лет назад).

В случае с более доступными электрокарами типа Nissan Leaf или BMW i3 мы получаем непозволительно малый запас хода, преимущественно уродливый внешний вид и навязывание экофилософии, которая уже начинает раздражать. Эксперты резонно не считают электромобили экологически чистыми. Такой транспорт лишь позволяет перенести место выбросов вредных веществ из одного места в другое. Панде в Тибете от этого ни холодно ни жарко — атмосфера засоряется в любом случае, так что опустим этот вопрос. Получается, что если даже у вас есть большие деньги и вы хотите нормальный электрокар, похожий на современный автомобиль, выбрать вам не из чего. Либо убогий салон, либо дизайн как у микроволновки будущего, либо запас хода как у самоката Xiaomi.

Первым электромобилем без серьезных «но» на нашем рынке стал Jaguar I-Pace. Если не считать BMW i3 — это вообще первый электрокар, который можно официально купить и обслуживать в Беларуси. Onliner еще со времен первых Tesla в Минске подробно описывает электромобили и ищет ответы на все вопросы, связанные с новым типом транспортных средств. Давайте разберем по винтикам и этого британского «электрохищника». В статье вы не только узнаете, что из себя представляет I-Pace, но и в целом поближе познакомитесь с устройством электрокара. Наберитесь терпения, букв сегодня будет немало.

Флагман «Образа жизни»

Компания Jaguar последовала примеру LR и разделила весь свой модельный ряд на три семейства: «Спорт», «Образ жизни» и «Роскошь». I-Pace, как и два остальных кроссовера Jaguar, относится к «Образу жизни». Электрический SUV, видимо из-за цены, позиционируется как флагман семейства.

Стоит модель в России 5,8 млн рублей (87,5 тыс. долларов). Примерно как Tesla Model 3.

По размерам «ай-пейс» схож с кроссоверами С-SUV, поэтому ни о каком «ответе» Tesla Model X речи не идет. Новинка Jaguar, как и Audi e-tron, представляет собой компактный SUV, с которым в будущем, возможно, сразится Tesla Model Y (на базе Model 3). Но из-за малого количества EV-моделей электрокары трудно классифицировать, поэтому обычно их сравнивают по цене, а не типу кузова. Получается, человек, выбирающий I-Pace, может посматривать в сторону Tesla Model 3. Для того чтобы определиться, достаточно изучить салоны обеих машин хотя бы по фотографиям.

Основа

В основе I-Pace лежит так называемая «скейтборд»-платформа. На осях расположены силовые блоки двигателя и высоковольтная часть. В колесной базе нашлось место для 605-килограммовой литий-ионной батареи емкостью 90 кВт·ч. Подвеска — единственное, что напоминает здесь об автомобилях с ДВС. Спереди применяются двойные поперечные рычаги. Сзади — фирменная «ягуаровская» многорычажка Integral Link.

В опциях есть пневмоподвеска, которая мало того что делает электрокар более комфортным, но и позволяет увеличить клиренс до 20 см. С Discovery в проходимости «ай-пейс» не потягается, зато даст фору любому другому электромобилю. А еще этот Jaguar — первый на рынке EV-SUV, который может преодолевать брод глубиной 50 см. В таких режимах вся высоковольтная часть находится под водой, и инженерам пришлось попотеть, чтобы герметично защитить все это электродобро. В арсенале Jaguar присутствует даже «внедорожный круиз-контроль». Не позорит Электроник фамильные ценности концерна!

Есть ли у электрокара коробка передач?

Новинка доступна только в полноприводном варианте и по умолчанию оснащена двумя абсолютно одинаковыми моторами — по одному на оси. Это синхронные электродвигатели с постоянными магнитами. О них мы поговорим чуть позже, а сейчас развеем распространенный миф. Часто говорят, что у электрокаров нет трансмиссии или (чаще) что трансмиссия «бесступенчатая».

Каждый мотор весит 78 кг и имеет размеры 35×50 см. Это очень компактные размеры относительно мощности.

На I-Pace все же есть одна передача. Если бы ступеней было две (как на гоночных прототипах «ай-пейс»), то устройство называлось бы коробкой передач (во множественном числе). Но у нас передача одна, поэтому грамотнее называть это редуктором. Электродвигатель крутится с гораздо большим количеством оборотов, нежели колеса машины. Следовательно, редуктор имеет передачу с понижающим передаточным числом, что позволяет ему уравнять обороты.

Как устроен электромотор?

Все мы примерно представляем процессы, которые происходят в ДВС. А вот электромобили с батей в гараже еще вряд ли кто-нибудь разбирал. Но уже, кажется, пора вникать, как там что устроено. Благо в электрокарах все намного проще, чем в случае с бензиновыми или дизельными машинами, а многое вовсе продублировано. Вот разберем, например, электромотор. Перенесемся в 9-й класс школы прямиком на урок физики. Тема урока — «Закон электромагнитной индукции».

Помните, как учитель демонстрировал катушку и магнит, на примере которых нам объясняли действие этого закона? Если подать ток на обмотку медной проволоки, на ней возникнет электромагнитное поле. И если рядом находится магнит (неважно, постоянный или электромагнит), он начнет взаимодействовать с катушкой. Магнит будет крутиться, то есть совершать некую физическую работу. Это и есть принцип работы электромотора. Есть и обратный процесс: если мы физически заставим магнит крутиться, то зафиксируем возникновение излишков тока на обмотке. Кто первый сказал слово «рекуперация»? Все правильно, она родимая! По сути, таков принцип работы стартера и генератора в вашей машине. Так вот электромотор во всех электрокарах умеет переключаться из режима стартера в режим генератора.

Суммарная отдача электродвигателей в I-Pace — 400 л. с. и 700 Н·м. КПД — почти 100%. Трущихся частей здесь нет, и минимальные потери идут разве что на подшипники. Для сравнения, лучшие представители ДВС (это современные дизели, от которых все поголовно отказываются) выдают КПД в 45—48%.

Основные части электромотора — это статор и ротор. Статор представляет собой полый корпус с обмоткой из медной проволоки, которая намотана в три фазы (двигатель I-Pace работает на трехфазном токе переменного типа). Внутри на оси крутится ротор с постоянными магнитами. Вот и все! Подали ток на обмотку статора, и он вращает ротор, который через редуктор передает крутящий момент на колесо. Проще простого.

При распространении электрокаров из обихода автолюбителей исчезнет страшное словосочетание «ресурс двигателя». Ведь мы имеем дело с двумя элементами, которые даже не соприкасаются друг с другом (статор и ротор имеют между собой воздушную прослойку). Здесь практически нет никакого нагревания, здесь нечего смазывать и нечего обслуживать. Через несколько сотен тысяч километров, возможно, придется профилактически поменять подшипники. Троллейбусы, выпущенные в СССР, до сих пор катаются с родными электромоторами. Регламент профилактического обслуживания такого агрегата составляет раз в 2 млн км. Электродвигатель имеет два состояния — либо он работает, либо не работает. Сломаться там нечему. Больше вопросов к программному обеспечению и ресурсу батареи.

Чем отличаются синхронные электродвигатели от асинхронных?

На I-Pace, как и на большинство других электрокаров, устанавливаются синхронные электромоторы. Асинхронные используются только в Tesla Model S и Х (у Model 3 синхронные). В чем же разница между этими двумя силовыми агрегатами, которые уже у всех на слуху? Разница примерно такая же, как между дизельными и бензиновыми моторами — принцип работы одинаковый, но некоторые процессы отличаются.

Синхронный двигатель. Он так называется потому, что электромагнитное поле, которое создается и вращается на статоре, имеет такую же скорость, как и у ротора. Они словно находятся в виртуальном «зацепе». Инвертор подает ток на обмотку, приводя в движение электромагнитное поле, и с такой же скоростью начинает вращаться ротор, передающий момент на колеса (как мы помним, через редуктор с понижающим передаточным числом).

Асинхронный двигатель. Здесь же ротор пытается как бы «догнать» вращающееся электромагнитное поле. Получается, ротор вращается с некоторой задержкой, и если его обороты сравняются с оборотами электромагнитного поля, то крутящий момент обнулится. В асинхронных двигателях происходит постоянное управление процессом, чтобы электромагнитное поле всегда обгоняло вращение ротора.

Синхронные электромоторы дороже в производстве. В таких агрегатах на роторе используются постоянные магниты из редких (и очень дорогих) металлов. Эти двигатели мощные и компактные, и КПД с точки зрения размера и веса у них выше. Асинхронные электромоторы ставят туда, где нужно сэкономить на производстве и где есть место для установки более габаритных агрегатов. Jaguar — машина небольшая, поэтому выбор пал на «синхроны».

«Ай-пейс» имеет межсервисный интервал в 34 тыс. км либо раз в два года. Первые ТО — это контрольные проверки, обновление ПО, периодическая замена охлаждающей жидкости, фильтров.

У I-Pace нет самоблокирующегося или принудительно блокируемого дифференциала, нет углового редуктора, который с промежуточной шестерней достаточно чувствителен к высокому крутящему моменту (редуктор здесь планетарного типа). В общем, инженеры постарались обойтись без экспериментов, чтобы сохранить высокую надежность машины. Владельцы «ай-пейса» будут здороваться друг с другом в городе даже вечером!

Один из приводов колес проходит прямо сквозь двигатель. Получается ось в оси. Здесь используется обычный дифференциал открытого типа. Из одной части мотора привод уходит на одно колесо, а из другой части дифференциала сквозь вал двигателя привод направляется на противоположное колесо. Все находится на одной оси. Инженерам Jaguar не потребовалось делать соосную конструкцию, вынося куда-нибудь мотор с трансмиссией, а потом делать угловой редуктор. Это сохранило много места.

Зачем машине трансформатор (инвертор)?

Все электромобили оснащены инвертором, который преобразует постоянный ток в переменный и обратно. Вкратце проясним. Двигатель работает на переменном токе, а для хранения электричества в аккумуляторе нужен постоянный. Если мы нажимаем на газ, на бортовой компьютер посылается сигнал, что нужно взять у аккумулятора постоянный ток, отправить его на инвертор, преобразовать в переменный и подать на катушки статора. Мгновенно начинается вращение электромагнитного поля вместе с ротором. Происходит разгон. Чем сильнее мы жмем на педаль — тем больше тока подается на медную обмотку и тем выше обороты ротора и, соответственно, колес.

Рекуперация

Можно ошибочно подумать, что когда мы отпускаем газ, ток с катушек уходит, а ротор электродвигателя вращается и возвращает ток обратно аккумулятору. На деле все сложнее. Ток с катушек не уходит, потому что для работы всего процесса необходимо электромагнитное поле. Инвертор подает ток на обмотку мотора, даже если мы отпустили газ. Во время езды накатом ротор вращается с определенной скоростью, потому что его крутят колеса. И в этот момент инвертор искусственно замедляет вращение электромагнитного поля в статоре. Возникает так называемая обратная электромагнитная сила, которая будет пытаться остановить ротор (поэтому машина замедляется), но при этом на обмотках появится избыточный ток. Вот эту разницу инвертор снимает с обмотки и перенаправляет обратно в батарею в виде постоянного тока. Если запутались, просто запомните: отпустил педаль газа на ходу — автомобиль стал заряжаться. Рекуперация есть у всех электрокаров, и принцип ее работы не отличается.

В I-Pace два уровня рекуперации: «мягкий» и максимальный. Наловчившись, на последнем можно постоянно ездить «в одну педаль». Если в таком режиме отпустить педаль газа, то отрицательное ускорение достигнет 0,7 G! «Мягкий» режим схож с машинами с ДВС. В этом случае автомобиль более понятен и не вызывает «чужих» ассоциаций. Если не ездили на электрокарах, первое время лучше кататься именно в таком режиме.

Любопытно, что у Jaguar стоп-сигналы не привязаны к левой педали, а настроены на определенные отрицательные ускорения самой машины. Более того, если вы нажимаете педаль тормоза, это еще не значит, что будут задействованы колодки. Рекуперация здесь хитрая. Педалью тормоза создается дополнительная часть отрицательного усилия магнитного поля на обмотке, поэтому колодки «курят», даже если вы слегка притормозили ногой. Примечательно, что это сделано не столько для увеличения запаса хода (в аккумулятор поступит не намного больше тока), сколько для сохранения колодок. Они здесь почти не расходуются.

Запас хода у I-Pace — 470 км. Реальная цифра составит километров 350, что тоже много. Зимой поездки дальше, чем на 200 км, лучше не планировать. Машина сугубо городская.

Самый алюминиевый Jaguar

Конструкция этого электрокара на 94% состоит из алюминия. Центр тяжести очень низкий — треть массы находится на высоте оси. Развесовка по осям как у спорткара — 50:50. Причем это не те «50 на 50», что у машин с ДВС. Ведь у электромобиля нет «гири» в виде ДВС за передней осью. Центр тяжести у I-Pace не «гуляет» при динамичной езде. Получается, самый тяжелый элемент модели находится под водителем, и это обеспечивает идеальную управляемость. Полный привод работает без каких-либо ограничений. Здесь нет раздаточной коробки, нет карданного вала и каждый мост «сам себе хозяин». Просто рай для любителей трек-дней.

Имеется у I-Pace и система Torque Vectoring By Braking, знакомая по другим моделям Jaguar. Она «прикусывает» внутренние колеса в поворотах, чтобы машина быстрее совершила маневр. Если вы уже ездили на других электромобилях, то «ай-пейс» вряд ли вас удивит. Но если это первый EV в вашей жизни, то готовьтесь к приятным сюрпризам. Доступная с первых секунд полка крутящего момента буквально телепортирует электрокар из одной точки в другую. До сотни машина разгоняется за 4,8 секунды, но поражает другое — эластичность. Цифру 80 на спидометре I-Pace изменит на 120 быстрее многих бензиновых спорткаров.

Не в вакууме

Несмотря на относительную тишину подкапотного пространства, в электрическом Jaguar не ощущаешь себя изолированным. Аэродинамические шумы дополняются высокочастотным воем электрической силовой установки. При желании водитель может включить звук бензиновой машины, и тогда нажатие на педаль газа будет сопровождаться имитацией V8 в колонках акустической системы. Британцы делали I-Pace по лекалам современных автомобилей, поэтому когда ты передвигаешься на этом электрокаре, ты все еще чувствуешь себя в 2019 году, просто в машине с нетрадиционной установкой. Радует, что из Jaguar на «батарейках» не сделали странное подобие автомобиля, как в случае с BMW i3, а построили полноценную модель.

Салон

Внутри все очень напоминает другие модели JLR. Вот 2-этажная центральная консоль, как у Velar. Узнаю знакомую по другим «британцам» мультимедийную систему и цифровой «климат». Да и кругляши-клавиши 2-зонного климат-контроля уже видел. Правда, этой шайбой теперь можно не только включать подогрев кресел, но и активировать вентиляцию (нужно потянуть шайбу на себя). Лично мне не нравится запутанное меню нынешней мультимедийной системы JLR. Есть очень спорные решения, да и картинка порой тормозит («спасибо» одному-единственному процессору, отвечающему за всю эту электронику).

В комплекте — «шнур бесконечности»

Задний багажник имеет внушительный объем для таких габаритных размеров, а вот передний до безобразия мал (особенно если сравнивать с Tesla). Последний подойдет разве что для хранения зарядного провода. В комплекте с машиной идет шнур для зарядки от бытовой розетки, которая полностью заряжает аккумулятор примерно за вечность.

Придется докупать станцию фирмы Schneider Electric, с которой сотрудничает Jaguar. Зарядный Wallbox стоит пару тысяч долларов. Такая станция отдает трехфазный ток, но встроенная в I-Pace зарядка принимает лишь одну фазу. Получается, машина может «заливать» в себя только 7 кВт. Полностью разряженную батарею придется заряжать до 100% на протяжении 12 часов (не зря такую зарядку называют «ночной»). На общественных станциях «ай-пейс» можно заряжать шнурком CCS, когда помимо одной фазы переменного тока «льется» до 1000 вольт постоянного (слот для этой зарядки закрывается отдельной заглушкой ниже основного выхода). CCS пополняет заряд с нуля до 80% за 40 минут. Уже можно жить! Отметим, что у Tesla бортовая зарядка имеет три фазы. Учитесь, JLR.

Можно брать!

Электромобиль I-Pace не воспринимается как новомодный девайс с намеком на будущее. Это сегодняшний электрокар для сегодняшних людей. Здесь все максимально приближено к классическим машинам, поэтому владельцу не придется «переучиваться». Главное — найти место для зарядки по ночам. Производитель рекомендует подключать автомобиль к электричеству каждую ночь независимо от пробега. Литий-ионные батареи, напомним, не обладают эффектом памяти. Можно настроить утреннее время отбытия, и машина подготовится к старту, прогрев салон и аккумулятор. Зимой очень актуально!

Гарантия на батарею составляет 8 лет или 160 тыс. км пробега. За это время потеря емкости, по информации завода, составит не более 30%.

Новинка не произвела никакой революции и просто стала очередной моделью в линейке британского премиум-производителя. Если не считать слегка смещенный вперед салон и, как следствие, нетипичный для Jaguar силуэт кузова, то I-Pace вообще не выделяется на дороге. Многие наверняка воспримут этот автомобиль просто как очередной кроссовер Jaguar. Тем более за новинками этого бренда мало кто следит из «простых» людей.

Но если брать именно сегмент электрокаров, то данную модель можно назвать наиболее приспособленной для белорусских реалий. Во-первых, это уже полноценная машина, которую можно эксплуатировать каждый день. Во-вторых, наличие официального сервисного центра в своей стране — важный фактор, когда вы платите под сотню тысяч долларов по курсу за некое электронное устройство. В общем, делаем ставку, что минимум пять «ай-пейсов» будет продано в Беларуси до конца года. В России, кстати, уже сейчас заказано 50 штук. Будущее потихоньку наступает.

Выражаем благодарность автоцентру «Атлант-М Британия» за организацию поездки в Москву.

Источник Источник Источник http://ev-avto.ru/electricheskie/elektromobil-istoriya-razvitie-budushchee
Источник http://hevcars.com.ua/reviews/evolyutsiya-elektricheskih-avtomobiley/
http://auto.onliner.by/2019/01/22/jaguar-132