Как работают электромобили

Полностью электрические транспортные средства, также называемые аккумуляторными электромобилями, имеют электродвигатель (один или несколько) вместо двигателя внутреннего сгорания (ДВС), бензинового или дизельного. В транспортном средстве используется большая тяговая аккумуляторная батарея, которая является автономным источником энергии и используется для питания электродвигателя. Периодически аккумулятор необходимо подключать к сетевому зарядному устройству, также называемому оборудованием для электропитания электромобилей.

Современные электромобили используют исключительно энергию электричества и не выбрасывают в атмосферу выхлопные газы. В конструкции авто отсутствуют типичные для классических автомобилей узлы и агрегаты, такие как топливный бак и система подачи топлива (магистрали, насос, впрыск). Для смазки силового агрегата не применяется моторное масло. Трансмиссия электромобиля отличается достаточно простой конструкцией, отсутствует большая и громоздкая коробка переключения передач, как правило, почти на всех моделях – это одноступенчатый зубчатый редуктор.

Ключевые элементы конструкции

Современные электромобили имеют схожую с традиционными авто (с ДВС) конструкцию, но имеют ряд устройств, узлов и агрегатов, ориентированных на преобразование электрической энергии в механическую. Главными компонентами полностью «электрического» автомобиля являются:

• электрическая силовая установка, которая включает в себя один или несколько электродвигателей. Крутящий момент, сгенерированный электродвигателями, передается на колеса авто;

• тяговая аккумуляторная батарея. Как правило, применяются мощные литий-ионные батареи, состоящие из нескольких модулей;

• инвертор. Устройство преобразует высокое напряжение постоянного тока тягового аккумулятора в трехфазный переменный ток, необходимый для работы электрической силовой установки;

• электрическая трансмиссия. Передает механическую энергию от электродвигателя к колесам;

• преобразователь постоянного тока. Устройство преобразует постоянный ток высокого напряжения в постоянный ток более низкого напряжения, нужный для работы электроприборов бортовой сети авто, а также для подзарядки вспомогательного аккумулятора;

• вспомогательная батарея. Аккумулятор обеспечивает электричеством аксессуары и электрические устройства транспортного средства;

• порт зарядки. Обеспечивает подключение электромобиля к внешнему источнику электрического тока для зарядки тяговой аккумуляторной батареи;

• бортовое зарядное устройство. Принимает входящую электроэнергию переменного тока, передаваемую через порт зарядки, преобразует ее в постоянный ток для зарядки тягового (основного) аккумулятора;

• контроллер силовой электроники. Электронная система управления обеспечивает управление потоком электроэнергии от тягового аккумулятора. Контроллер регулирует скорость вращения электродвигателя и создаваемый им крутящий момент;

• Тепловая система (охлаждение). Узел отвечает за поддержание надлежащего диапазона рабочих температур электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Эксплуатационные особенности

В настоящий момент на автомобильном рынке присутствуют как сверхмощные, так и легкие электромобили. Авто, использующие исключительно энергию электричества, как правило, дороже, чем обычные (бензиновые или дизельные) или гибридные автомобили. Сегодняшние электромобили обычно имеют меньший запас хода (на одной зарядке аккумулятора), чем транспортные средства, оснащенные двигателем внутреннего сгорания. Однако появление и внедрение новейших инновационных технологий и разработка мощного зарядного оборудования несколько уменьшают этот дисбаланс.

Эффективность и дальность поездки на электромобиле существенно различаются в зависимости от условий движения. Так, экстремальные температуры окружающего воздуха, как правило, уменьшают запас хода. Это объясняется тем, что в холодное время года аккумуляторы могут потерять часть накопленной энергии, к тому же возникает необходимость обогрева салона. В жаркое время часть энергии уходит на работу кондиционера.

Электромобили более эффективны при движении в режиме городского цикла, чем при трассовой езде. Частые замедления и торможения инициируют возникновение эффекта рекуперативного торможения, при котором тяговый электродвигатель начинает работать в режиме генератора, и вырабатываемая при этом электроэнергия возвращается электрическую сеть авто (происходит подзарядка аккумулятора).

Зарядка аккумуляторной батареи

Неотъемлемой процедурой, которая постоянно присутствует при эксплуатации электромобиля, является периодическая зарядка тягового аккумулятора. Этот процесс может быть реализован следующими способами:

• нормальная зарядка. Медленный способ подзарядки путем подключения электромобиля к бытовой сети 220 вольт и мощностью около 3-3,5 кВт. Скорость полной перезарядки составляет 20-24 часа;

• ускоренная зарядка. Быстрый способ подзарядки посредством подключения к специальным домашним боксам или общественным станциям переменного тока мощностью от7 до 22 кВт. Длительность перезарядки аккумулятора составляет от 2 до 6 часов;

• скоростная зарядка. Самый быстрый метод зарядки тяговых батарей электромобилей. Осуществляется на специализированных зарядных станциях постоянного или переменного тока мощностью от 43 до 150 кВт. Станции быстрой зарядки могут восстановить полный заряд батареи всего за 20-30 минут.

Развитие сервиса, инфраструктуры и расширение сети зарядных станций позволяют сделать электромобили удобным и экономичным транспортом.