Электромобиль — машина из будущего или друг из настоящего

Возрождение популярности электромобилей пришлось на завершающее десятилетие XX века. Давайте разберемся в этом вопросе.

В 1990-е годы перед человечеством встали глобальные проблемы экологии, одной из самых серьезных явилось загрязнение окружающей среды. Производители вернулись к транспортным средствам на альтернативном топливе, и внимание снова было обращено к автомобилям на электрических двигателях.

С 2010 года спрос на электромобили стал медленно, но верно нарастать. Выпуск электромобилей наладили многие мировые производители легкового транспорта. Первым порадовал автолюбителей Mitsubishi i-MiEV, известный также как Peugeot iOn.

В 2020 году появились компании, специализирующиеся исключительно на сборке транспорта на аккумуляторных батареях.

Статистика утверждает, что к концу 2022 года в мире было продано 12 миллионов электромобилей и подключаемых гибридов. Былая слава электромобилей возродилась, не прошло и 200 лет.

Конструкции электромобилей совершенствуются, растет их технологическая обеспеченность. У электромобилей есть собственное обозначение: аббревиатура EV – Electric vehicle.

Электромобиль состоит из:

1. силового агрегата, работающего на электричестве;
2. аккумуляторной батареи;
3. инвертора как посредника между батареей и двигателем;
4. одноступенчатой трансмиссии;
5. зарядного устройства;
6. электронного контроллера.

При выборе электромобиля покупатель рассматривает пять ключевых характеристик:

1. мощность двигателя в лошадиных силах или ваттах;
2. запас хода;
3. поддерживаемые режимы зарядки;
4. количество и качество электронных помощников;
5. уровень комфорта салона.

Узнать электромобиль можно по двум внешним признакам: отсутствию выхлопной трубы и фальшрешетке радиатора, часто декорированной фигурными накладками и панелями.

Главное, что имеется внутри электромобиля — электродвигатель или силовая установка с двумя-тремя моторами. В основе работы электродвигателя лежит изучаемый в школе по теме «Закон электромагнитной индукции» принцип электромагнетизма.

Две части, неподвижный статор и вращающийся ротор, взаимодействуют между собой. В результате двигатель приводится в движение возникающим переменным током.

Регулировать скорость вращения ротора от 0 до 18 тысяч оборотов в минуту можно с помощью изменений частоты переменного тока. Именно это свойство позволяет электромобилям моментально разгоняться и держать хорошую скорость при движении по трассе.

Энергию электродвигатели получают от аккумуляторов, помогает им в этом умный прибор инвертор. Действуя как мозговой центр электромобиля, он трансформирует выдаваемый батареями постоянный ток в переменный и меняет фазы для осуществления задней передачи.

Электродвигатель в компании с инвертором решает ту же задачу, которую возлагают на систему шестеренок в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания. За счет упрощения процесса выработки энергии значительно – до 95% – повышается коэффициент полезного действия.

Сегодня, в третьем десятилетии XXI столетия, мощность современных электромобилей измеряется в лошадиных силах. А мы знаем, что одна лошадиная сила по российским стандартам мер равна 746 Вт. Таким образом, если заявленная мощность электромобиля равна 100 л.с., то получим 74,6 кВт.

Мощность электродвигателя зафиксирована в техническом паспорте и характеризует прибор, преобразующий электрическую энергию в кинетическую.

Мощность зависит от двух факторов:

• от крутящего момента;
• от оборотов.

Подавляющее большинство электрокаров ездит на синхронных электродвигателях, асинхронными оборудованы только Tesla Model S и Х. У обоих видов моторов аналогичный принцип работы, отличие состоит в процессе взаимодействия статора и ротора.

В асинхронном типе ротор несколько задерживается во вращении, и процесс подачи электроэнергии на двигатель постоянно корректируется.

В синхронном типе электромагнитное поле одинаковое и на статоре, и на роторе. Образно говоря, приборы действуют в единой упряжке. Синхронные двигатели обходятся дороже, но они компактнее и мощнее асинхронных.

Батарея электромобиля имеет важную характеристику: величину напряжения, тесно связанную с силой тока. Выражается напряжение в вольтах. Стандартной величиной напряжения электродвигателя в большинстве электромобилей считается 400 Вт.

В премиальные электромобили с мощными двигателями постепенно внедряются батареи с двойным напряжением в 800 Вт и даже выше.

Аккумуляторные блоки в электромобиле сменили топливный бак. Вместе с электродвигателем аккумулятор составляет 50% от всего веса электромобиля и его стоимости.

Автомобильный аккумулятор состоит из большого количества отдельных ячеек, соединенных в единую систему. Для примера: у популярной Tesla батарея насчитывает семь тысяч ячеек.


Ячейки заполняются различными химическими смесями, из них самые распространенные свинцово-кислотные и литиевые. Одними из популярных батарей считаются литий-ионные, они установлены на 80% всех электромобилей.

От химического состава зависит емкость батареи, ее рабочее напряжение, оптимальный температурный режим.

Электронное устройство контроллер корректирует оптимальное энергоснабжение двигателя, обеспечивает комфорт в салоне, обеспечивает высокий уровень безопасности.

Контроллер берет на себя следующие функции:

• регулирует работу тяги и следит за динамикой;
• управляет напряжением электродвигателя;
• мониторит состояние аккумуляторной батареи;
• управляет системой рекуперации;
• контролирует процесс зарядки в безопасном режиме.

Водитель электромобиля нажимает на педаль газа, контроллер получает сигнал о начале действий. Ток от электронакопителя подается на контроллер, превращается в нужный по силе поток энергии и поступает на электродвигатель.

Электромобиль успешно покоряет дороги, а его производители стараются обеспечить свои модели всем необходимым для безопасного движения. Электромотор работает почти бесшумно, и это создает определенную проблему: пешеход не слышит его приближения.

Вопрос решается таким образом: транспортные средства на электродвигателях оборудуются звуковой системой оповещения пешеходов, ставшей обязательной с 2019 года. В систему входят камеры и динамики.

Звуковое устройство имитирует шум привычного двигателя внутреннего сгорания при движении задним ходом и на скорости менее 25 км/час. Автоконцерны стремятся создать уникальные звуковые имитаторы, используя как классические музыкальные произведения, так и новые мелодии современных композиторов.

В 2023 году в России был разработан Autovoice, синтезатор генеративного озвучания шума электромотора. Технология начала применяться на электромобилях и электросамокатах.

Компоновка электромобиля различается у каждого бренда и даже модели. В полноприводных версиях электромоторы устанавливаются по одному на каждой оси, в переднеприводной — на передней оси, в заднеприводной — на задней.

Каждый двигатель оборудуется собственным инвертором.

На компактных хэтчбеках устанавливается кузов облегченной конфигурации. Заднеприводные седаны устойчивы благодаря размещению батарей частично в передней части.

Бортовые зарядные устройства различаются по возможности их подключения к различным источникам тока, от бытовой розетки до мощной зарядной станции.

Отличаются электромобили и уровнем электроники. Самый продвинутый автопилот четвертого уровня находится в разработке, а существующие помощники благодаря ультразвуковым датчикам облегчают водителю управление электромобилем при парковке, подъеме в гору и на спуске.

Электромобили премиум-класса оборудованы системой распознавания лиц и дистанционными системами контроля.

Некоторые производители приступили к выпуску электромобилей, способных заряжаться в бесконтактном режиме. На дорогах уже стали устанавливаться инновационные зарядные станции.