Elektrisõidukid: auto elektrimootori eelised ja puudused
Nagu paljud eksperdid märgivad, ei ole elektriauto tänapäeval lihtsalt alternatiiv, vaid konkureerib juba otseselt tavapärase sisepõlemismootoriga.
Sisepõlemismootorite massilisest töömahust muidugi veel ei räägita, kuid asjatundjate hinnangul on see vaid aja küsimus. Fakt on see, et ülemaailmse keskkonna- ja kütusekriisi taustal on elektrisõidukitel kõik võimalused kolbmootorid tagaplaanile lükata.
Pealegi, otsustades projektide arvu ja elektrisõidukite arendamisse investeeritud vahendite mahu järgi, viitab järeldus tahes-tahtmata sellele, et autotootjad ise ennustavad elektrisõidukitele suurt tulevikku.
Selles artiklis käsitleme elektrisõidukite seadet ja üldist tööpõhimõtet, nende omadusi, eeliseid ja puudusi. Samuti proovime välja mõelda, kumb variant on eelistatum, kas elektriauto või hübriid, mida sel või teisel juhul parem valida jne.
Artikli sisu
Elektrisõidukid: elektriautode omadused
Alustame sellest, et kuni viimase ajani olid Toyota ja teised hübriidsõidukid tegelikult üks eelistatumaid, ihaldatumaid ja levinumaid valikuid üle maailma. Näiteid pole vaja kaugelt otsida, piisab, kui meenutada esmaklassilist Lexus RX450h F Sport mudelit või tagasihoidlikumat ja soodsamat Toyota Priust vms.
Samas pole ka tänane olukord kuigivõrd muutunud, kuigi viimasel ajal on turule ilmunud suur hulk konkurente, kes suudavad tarbijale pakkuda erinevaid versioone nn "rohelistest" autodest.
Tõsiasi on see, et hübriidmootoriga autod kujutavad kõigist oma plussidest siiski lahutamatut sümbioosi elektrimootorist ja sisepõlemismootorist. See tähendab, et me räägime rohkem kütusesäästlikkusest, samas kui selliste masinate kasutamisel ei ole ikkagi võimalik saavutada atmosfääri heitkoguseid nulli ja naftatoodete täielikku tagasilükkamist.
Kolbmootor, mida ei saa üldisest hübriidskeemist välja jätta, vajab jätkuvalt kütust, selle määrimissüsteem vajab mootoriõli jne. Sel põhjusel võib hübriidelektrijaama pidada pigem sisepõlemismootorite evolutsiooni järgmiseks ringiks, kuid mitte täisväärtuslikuks alternatiiviks.
Eelnevat silmas pidades saab selgeks, et täna saab sisepõlemismootorite tagasilükkamine pakkuda ainult täiselektriautot. Muide, idee pole kaugeltki uus, sest esimesed elektrimootoriga autod ilmusid juba enne sisepõlemismootoriga sõidukeid.
Algstaadiumis seisid elektriautode loojad aga silmitsi paljude probleemidega (lühike sõiduulatus, suur kaal, raskused akude laadimisel jne), mille tulemusena ei pidanud see variant konkurentsile vastu ning bensiin ja diisel. mootorid vahetasid kiiresti ja jäädavalt välja elektriautod.
Kõik on suhteliselt hiljuti muutunud, eelkõige tänu kaasaegsete tehnoloogiate arengule ning elektrienergia kogumiseks ja salvestamiseks vajalike seadmete loomisele. Lihtsamalt öeldes räägime elektrisõidukite energiamahukatest akudest, aga ka lahendustest nende kiireks laadimiseks.
Tänu sellele on elektriautost viimasel ajal saanud avalikult kättesaadav masstoode. Selliseid autosid toodavad nüüd nii Jaapani, Euroopa, Ameerika kui ka Hiina tootjad. Eraldi tasub esile tõsta populaarset Nissan Leafi elektriautot, tuntud Tesla Model S ja Roadsteri mudeleid, aga ka Toyota RAV4EV, BMW Active C jne.
Elektrimasina seadme skeem
Alustuseks sisaldab disain palju vähem liikuvaid osi võrreldes sisepõlemismootoriga. Ehk siis elektriauto on lihtsam ja lihtsus tähendab alati suuremat töökindlust.
Peamised konstruktsioonielemendid on:
- aku
- elektrimootor;
- lihtsustatud edastamine;
- spetsiaalne laadija pardal;
- inverter ja alalisvoolu muundur;
- täiustatud elektrooniline juhtimissüsteem;
Elektrisõidukite akut on vaja elektrimootori toiteks. Nimetatud veoaku on tänapäeval liitiumioon ja koosneb üksteisega järjestikku ühendatud moodulitest (purkidest). Mahu poolest on erinevatel mudelitel saadaval erinevad valikud. Reeglina sobitatakse aku autole elektrimootori võimsuse järgi.
Veomootor genereerib pöördemomenti auto ratastele ja on kolmefaasiline sünkroonne või asünkroonne vahelduvvoolumootor (asünkroonne), mille keskmine võimsus on 20–150 kW või rohkem. Pange tähele, et elektrimootori kasutegur on palju suurem kui sisepõlemismootoril, eriti bensiinimootoril. Ehk siis sisepõlemismootoris võib kasuliku energia kadu ulatuda kuni 70%-ni, samas kui elektrimootor kaotab vaid 10%.
Nagu juba mainitud, juhivad elektriautot elektrimootorid, mida võib olla mitu. Elektrimootori toiteallikaks on tavaliselt aku, samas on võimalikud ka päikesepaneelid jms. Kuid praktikas on masstoodanguna toodetud elektriautod sageli varustatud ainult akuga.
Selline aku vajab laadimist, mis võib tekkida nii välisest allikast kui ka elektriautoga sõites. Teisel juhul räägime pidurdusenergia taastamisest.
Niisiis võib elektrimootori peamisteks eelisteks pidada saadaolevat maksimaalset pöördemomenti igal kiirusel, selline mootor suudab rattaid edasi-tagasi keerata, ilma et oleks vaja paigaldada lisalahendusi. Samuti rõhutavad nad, et sellist mootorit pole vaja jahutada, elektrimootor on võimeline täitma generaatori funktsioone jne.
Elektriautodele paigaldatakse tänapäeval reeglina mitu elektrimootorit (igale rattale). Selle tulemusena paraneb veojõud oluliselt võrreldes skeemiga, mis hõlmab ühe elektrimootori varustamist.
Lahendusi on ka siis, kui elektrimootor on reaalselt rattasse paigaldatud. Ühest küljest lihtsustatakse sel juhul jõuülekannet nii palju kui võimalik, kuid vedrustamata masside arv suureneb ja masina üldine juhitavus kannatab.
Muide, elektriautode ülekanne iseenesest on esialgu lihtne ja kujutab endast sageli üheastmelist käigukasti reduktorit. Mis puutub laadijasse, siis lahendus asub autol endal ja võimaldab akut laadida, pealegi tavalisest pistikupesast. Eraldi "väljund" on ka spetsiaalsetes jaamades aku kiireks laadimiseks.
Inverterit kasutatakse akust tuleva alalisvoolu muundamiseks kolmefaasiliseks vahelduvvoolupingeks. Just seda voolu on vaja elektrimootori toiteks.
Samuti märgime, et elektrisõidukite disain sisaldab ka autojuhtidele hästi tuntud 12-voldise aku välimust. Sel juhul vastutab sellise lisaaku laadimise eest alalisvoolumuundur ning aku ise on vajalik erinevate pardaseadmete ja süsteemide (elektriline roolivõimendi, mõõtmed ja esituled, kliimaseade, soojendusega aknad ja istmed, heliseade) toiteks. süsteem koos akustikaga jne) .
Elektroonilisel süsteemil, mis mängib elektrisõidukis ECM-i rolli, on terve rida funktsioone. Süsteem vastutab aktiivse ohutuse eest, juhib elektrimootorite tööd, jälgib veoaku olekut ja laetuse taset, määrab energiakulu ja aktiveerib energiasäästurežiime sõidu ajal jne.
Kui me räägime seadmest, siis seal on juhtplokk (sarnane ECU-ga) ja suur hulk andureid, samuti erinevaid täiturmehhanisme. Andurid salvestavad nii auto kiirust, elektrimootorite koormusastet kui ka gaasipiduri pedaali asendit ja mitmeid muid parameetreid.
Andurite signaalid saadetakse kontrollerile, misjärel seade püüab luua elektriauto liikumise ajal konkreetse režiimi jaoks parimad tingimused. Ka armatuurlaualt saab juht vaadata infot liikumiskiiruse, laadimiskulu, jääklaadimise kohta, mitu kilomeetrit saab veel sõita jne.
Elektrisõidukite tüübid ja praktiline kasutamine: elektriautode plussid ja miinused
Tänapäeval tegutsevad globaalsed autotootjad selles valdkonnas kahel viisil:
- luuakse täiesti uusi elektriautode mudeleid;
- sarjas juba olemasolev autotootja muudetakse elektriautoks;
Ikka elektrisõidukeid võib jagada mitmeks tüübiks. Nagu sisepõlemismootorite puhul, on juba ammu kombeks jaotada autod linnade subkompaktseteks, sportautodeks jne. Elektrisõidukitega on olukord sarnane.
- On elektriautosid, mis on positsioneeritud eranditult linnale mõeldud lahendustena. Selliste sõidukite maksimaalne kiirus on suhteliselt väike (veidi üle 100 km / h), samuti suhteliselt väike ulatus (70-80 km.) Keskmise ja suure koormusega režiimides.
- Samuti peaksite esile tõstma valiku "universaalne". Sellised elektriautod on võimelised kiirendama 140-160 km / h, samuti suureneb autonoomia. See võimaldab teil maanteel sõita.
- Mis puutub sportversioonidesse, siis selliste elektrisõidukite "maksimaalne kiirus" on umbes 200 km / h ja rohkem. Väga muljetavaldav on ka kiirendav dünaamika. Näiteks täna suudavad Tesla elektriautod jõuda “sajani” vähem kui 3 sekundiga ning Ameerika ettevõtte Genovationi poolt Chevrolet Corvette’i baasil ehitatud maailma kiireima elektriauto maksimumkiiruseni. 2017. aasta katsed ületasid 300 km/h.
Näib, et sellised autod jõudsid mitmete oluliste näitajate poolest sisepõlemismootoriga autodele lähedale. Esmapilgul on elektrisõidukitel piisav autonoomia ja vastuvõetav kiirenduse dünaamika. Samuti saate esile tõsta kasutusmugavust, madalaid hooldus- ja hoolduskulusid, mis peavad mõistlikke tarbijaid tingimata veenma elektriautot valima. Praktikas näevad asjad aga veidi teisiti.
Märgime kohe, et just tööomadused ja mitmed muud tegurid ei lase endiselt elektriautodel massilahenduseks saada. Esiteks on selliste sõidukite maksumus võrreldes bensiini- või diiselmootoriga sisepõlemismootoritega konkurentidega jätkuvalt üsna kõrge.
Veelgi enam, kaasaegsete diiselmootorite efektiivsus võimaldab neil üksustel tõsiselt konkureerida mitte ainult bensiinimootoriga autodega, vaid ka elektrisõidukitega. Eraldi tuleb märkida ka seda, et elektriauto aku laadimine olmepistikust võtab kaua aega ning jaamu kiireks laadimiseks ei leia sageli halva taristu arengu tõttu. See kehtib eriti SRÜ riikide kohta.
Autonoomia osas ei vasta tootja deklareeritud andmed sageli tegelikkusele. Esiteks, praktikas, eriti külmal aastaajal, tühjeneb aku kiiremini.
Soovitame lugeda ka artiklit selle kohta, mis on FSI mootor. Sellest artiklist saate teada seda tüüpi mootorite funktsioonide, samuti eeliste ja puuduste kohta.
Teiseks, kui juht harjutab dünaamilist sõitu, ei pruugi aku täislaadimisest 70–80 km läbimiseks piisata. ümber linna, aga ainult 40-50. Selle teabe kinnitamiseks piisab, kui tutvuda Nissan Leafi omanike tegelike ülevaadetega, kuna see elektriauto eelarveversioon on tänapäeval üks soodsamaid ja levinumaid.
Lihtsamalt öeldes ei ole elektrisõiduki läbisõit ilma laadimiseta konstantne, vaid sõltub paljudest teguritest, alates aku seisukorrast ja mahutavusest kuni sõidustiilini. Kui siia lisada veel kliimaseadmete, mõõtmete, kütte ja muude lahenduste kasutamine, siis ühe laadimisega väheneb ka ideaalsete teeolude korral läbisõit paratamatult 20-30% või rohkemgi.
Kui samal ajal on sõidustiil aktiivne (ületab pidevalt keskmist kiirust 60 km / h), siis on täiesti võimalik arvestada kõigi 50% -ga. Selgub, et kui tootja lubab ühe laadimisega 140–160 km, siis eeldab see indikaator sõitmist kiirusega mitte üle 70 km / h ja seejärel täielikult töökorras aku tingimusel (ilma aku mahutavuseta) .
Kui aga kiirendate maanteel elektriautot näiteks kiiruseni 130 km/h, on läbisõit ilma laadimiseta vaid 70 km. Nagu näha, kui see on veel linnale vastuvõetav, siis maareisidel on elektriautot väga raske kasutada.
Nüüd paar sõna aku kohta. Tänapäeval tavaliselt kasutatav aku on liitiumioon. Selle tootmine nõuab suuri kulutusi, mis mõjutab suuresti elektriautode üldkulusid. Samal ajal on selliste akude kasutusiga piiratud keskmiselt umbes 5 aastaga.
See tähendab, et kuigi elektriauto põhikulud on mitu korda väiksemad kui sisepõlemismootoriga autodel, toob kõrgem algkulu ja kalli aku väljavahetamise vajadus (keskmiselt 5 aasta pärast) kaasa majandusliku kasu ja otstarbekuse. sellise auto ostmine on kõne all. Siia tasub lisada ka pidev elektrihinna tõus, mis mõjutab ka elektriauto omamise maksumust.
Mis on tulemus
Eelnevat silmas pidades saab selgeks, et uuenduslike tehnoloogiate aktiivne kasutuselevõtt on oluliselt suurendanud kaasaegse elektrisõiduki autonoomiat. Kuid selliste tehnoloogiate kasutamine mõjutab suuresti sõiduki lõppmaksumust, takistades selle muutumist massilahenduseks.
Soodsamate versioonide osas on selliste elektrisõidukite nõrkadeks kohtadeks jätkuvalt akud, umbes 7-8-tunnine laadimisaeg koduvõrgust, aga ka väike sõiduulatus.
Soovitame lugeda ka artiklit selle kohta, mis on GDI mootor. Sellest artiklist saate teada seda tüüpi jõuallikate eripäraste disainifunktsioonide ning plusside ja miinuste kohta.
Samuti tuleb märkida, et mitte kõigis riikides ei toimu infrastruktuuri aktiivne arendamine spetsiaalsete kiirlaadimis- või akuvahetuse jaamade loomise näol. Olukord on ka elektrisõidukite remondi ja hoolduse eriteenustega. Kui Euroopas ja USA-s pööratakse sellele küsimusele palju tähelepanu, siis SRÜ-s ei saa kahjuks veel rääkida vastuvõetavate tingimuste loomisest elektriautode normaalseks tööks.
Täiesti võimalik, et olukord peagi muutub, kuid täna on elektriauto kodumaistel teedel jätkuvalt haruldus. Tavaliselt võib sellist autot leida suurtes linnades. Samas ostavad jõukad omanikud elektriautosid sageli pigem meelelahutuseks kui praktiliseks otstarbeks.
Ehk siis valdava osa autojuhtide jaoks ei tasu elektriautot peamiseks ja püsisõidukiks pidada, eriti kui tegemist on SRÜ riikidega.
