Проектируем электромобиль: Подключайтесь!

Эксперты предрекают: серийные электромобили появятся в России не раньше чем через 10–15 лет. Максим Сачков считает, что это произойдет гораздо раньше. Под его чутким руководством мы начинаем проектировать свой российский электромобиль.

ВЫГОДА

В некоторых странах электромобили уже продаются, хотя цены на них кусаются: порой разница двукратная по сравнению с бензиновым или дизельным аналогом. Однако с ростом производства комплектующие, а следовательно, и сами электромобили неизбежно начнут дешеветь.

По предварительным прогнозам, через пять лет машины на электротяге будут в среднем на 30–40% дороже традиционных моделей. Уже терпимо, тем более что в эксплуатации электромобиль экономит средства.

Возьмем затраты на топливо. Немецкий клуб ADAC провел любопытные исследования, сравнив затраты на эксплуатацию бензинового, дизельного и электрического «смартов». На 100 км пробега машины потребовали соответственно 5,92, 3,94 и 2,04 евро.

Пересчитав расход электричества и бензина «на наши деньги», получаем экономию: рубль на километр. Согласитесь, весомо.

Электромотор компактнее традиционного ДВС, ему проще найти место при компоновке машины. Поэтому не только «Смарт-Электрик Драйв», но и, например, три близнеца, «Мицубиси-i MiEV», «Ситроен C-Zero» и «Пежо-iOn», получили заднеприводную схему: 1 – литий-ионная батарея; 2 – блок управления мощностью; 3 – электромотор; 4 – зарядное устройство; 5 – трансмиссия; 6 – радиатор охлаждения для силового агрегата.

Кроме того, электромобили дешевле в обслуживании и ремонте. Их конструкция гораздо проще, большинство операций ТО, вроде замены масла, фильтров, свечей зажигания, становятся ненужными.

Власти крупных российских городов давно грозятся учитывать экологический класс автомобиля при расчете транспортного налога. Во многих европейских странах гражданина, купившего электромобиль, государство на пять лет освобождает от дорожных налогов.

Кроме того, госпрограммы поддержки предусматривают существенные скидки при покупке машин с нулевым выхлопом. Например, во Франции это 5000 евро, в Испании 6000, а в Японии – от 25 до 40% стоимости.

Основные приборы на электромобиле, наряду со спидометром, – указатели заряда батареи и мгновенного расхода, данные о рекуперации энергии при разгоне и торможении.

Один из главных факторов, сдерживающих распространение электромобилей, – инфраструктура. Точнее, сеть зарядок, которую придется создать быстро и с нуля. Действующие электрические мощности ограничены, потому крупные магазины, гостиницы, офисные комплексы могут позволить себе лишь небольшое количество электроколонок для так называемой быстрой подзарядки. А чтобы удовлетворить всех желающих, понадобится развитая сеть зарядных станций.

Значит, придется строить новые подстанции, тянуть тысячи километров проводов, изыскивать возможности для прокладки коммуникаций. Но хорошую службу сослужат энергетические системы общественного транспорта – в первую очередь, метро. Вот она, уже готовая и развитая сеть! Остается только соединить ее с поверхностью и поставить раздающие энергию автоматы.

А для оптимальной загрузки сети можно ввести выгодные ночные тарифы, чтобы основная часть электромобилей подзаряжалась, когда поезда спят.

Максимальная плотность энергии у нынешних литий-ионных аккумуляторов достигает 150 Вт•ч/кг. Иными словами, батарея емкостью 20 кВт•ч весит вместе со вспомогательными агрегатами (блок управления, система охлаждения и.т. д.) около 200 кг. Через пять лет батареи станут примерно на 30% легче и технологии позволят перешагнуть рубеж 200 Вт•ч/кг.

ПРИСТУПАЕМ К ДЕЛУ

Аргументов вполне достаточно, чтобы браться за разработку электромобиля для России. Пофантазируем – как это можно сделать?

За отправную точку возьмем электрические модели, которые уже продаются или появятся в ближайшие несколько лет. На проектирование и доводку закладываем пять-шесть лет. И не будем забывать о специфических условиях, отличающих Россию от других автомобильных держав.

У первого серийного электромобиля «Ниссан-Лиф» двигатель расположен спереди и передает момент на передние колеса: 1 – инвертор; 2 – порт для зарядки; 3 – электродвигатель; 4 – зарядное устройство; 5 – батарейный блок.

Итак, наш будущий электрокар – это небольшой городской автомобиль. Компактные размеры (длина до 3,5 м) обусловлены основной сферой обитания – мегаполис с запруженными улицами и тесными парковками.

Но российскому электромобилю не стоит ужиматься до размеров сверхкороткого «Смарта» или чрезвычайно узкого «Танго-Т600»: в салоне нашей машины должна разместиться семья из четырех человек, а в багажнике – пара сумок. Ради удобства сделаем его пятидверным, хотя не надо исключать и более дешевый (а может, напротив, спортивный) вариант с тремя дверями.

Несмотря на скромные размеры, будущий электромобиль должен отвечать строгим нормам безопасности с учетом всех перспективных стандартов. Поэтому, помимо тщательно просчитанного кузова с энергопоглощающими зонами, уже в базовой комплектации предусмотрены минимум шесть подушек и ремни с преднатяжителями. Еще больше внимания при разработке уделим электронным системам, помогающим избежать аварий.

Как опцию предлагаем солнечные батареи на крыше. Мощности такой электростанции даже при свете дня точно не хватит для нормальной подзарядки аккумуляторов, зато ее будет достаточно для питания некоторых бортовых приборов.

Теперь основная часть – движущая. Мотор-колеса – очень привлекательное решение, особенно для маленького автомобиля. Но они долго и исправно работают только на чистых и ровных дорогах. Грязь и зимние реагенты быстро выведут узлы из строя, а из-за больших неподрессоренных масс придется часто чинить подвеску. Поэтому нашу машину приводит в движение электродвигатель, момент от которого через дифференциал и приводы идет на передние колеса.

Мотор мощностью 50–55 кВт (68–75 л.с.) должен разгонять электрокар до 120–130 км/ч. Под полом ради наилучшей компоновки и развесовки уложены батареи с суммарным запасом энергии 20 кВт•ч. Этого хватит, чтобы покрывать без подзарядки в зависимости от погоды и режима движения (зимний, экономичный, спортивный) расстояние до 200 км. Даже люди, живущие в пригороде и работающие в центре мегаполиса, редко проделывают за день больший путь.

У проектируемой нами машины будет два электрических порта – для медленной ночной зарядки (например, от домашней сети) и под трехфазную цепь для быстрой подпитки батареи. Разъемы подгонят под мировые стандарты, которые утвердят в ближайшее время.

Заряжать аккумуляторы можно в нескольких режимах – экономно, быстро и экстренно, подключаясь к колонкам или к бытовой розетке в гараже. Минимальное время зарядки через специально предназначенную трехфазную систему – полчаса, максимальное, от домашней сети, – 8 часов. Через мобильные средства связи водитель сможет контролировать зарядку, а также заранее протопить или остудить салон, задать цель системе навигации.

Мы не станем дальше углубляться в детали, об основных узлах электромобиля подробно поговорим в следующих номерах. В ближайшем, например, подберем конструкцию мотора для нашего электромобиля.

ЭЛЕКТРОКРОХИ

При длине 3,4 м «Мицубиси-i MiEV» (Mitsubishi Innovative Electric Vehicle) с комфортом перевезет четырех пассажиров. Батареи спрятаны под сиденьями, мотор расположен в корме и приводит заднюю ось.

Двигатель – 47 кВт/65 л.с.; запас хода – 140 км; батарея – литий-ионная, 16 кВт•ч, максимальная скорость – 130 км/ч.

Совместное творение трех французских фирм – «Элье», «Мишлен» и «Оранж» – модель ВИЛЛ. Два мотор-колеса питаются от литий-ионных батарей. Как альтернативный источник энергии предлагают топливные элементы.

Двигатель – 30 кВт/41 л.с.; запас хода – 150 км; батарея – литий-ионная.

«Хёндай-i10 EV» сделан на базе обычной модели. Это дешевле, но осложняет компоновку. Вместо литий-ионных использовали литий-полимерные батареи, более энергоемкие и дорогие.

Двигатель – 47 кВт/65 л.с.; запас хода – 140 км; батарея – литий-полимерная, 16 кВт•ч, максимальная скорость – 130 км/ч.

МИНИ-E разменивает сотню за 8,5 с, при этом благодаря мощной батарее, вытеснившей задние сиденья, запас хода у него вдвое больше, чем у многих других электрокаров.

Двигатель – 150 кВт/204 л.с.; запас хода – 250 км; батарея – литий-ионная 35 кВт•ч, максимальная скорость – 152 км/ч.

Концепт «Фольксваген E-Up!» изначально задумывали заднемоторным, но ради удешевления адаптировали под платформу «Поло» и переднеприводную схему. Серийный образец обещают через два года.

Двигатель – 40 кВт/54 л.с.; запас хода – 130 км; батарея – литий-ионная, 18 кВт•ч, максимальная скорость – 135 км/ч.

ТЫ ВЫДЕЛЯЕШЬСЯ!

Трехколеска «Аптера-2е» из Калифорнии внешне напоминает космический челнок пришельцев, хотя начинка вполне традиционная для электрокара.

Кстати, необычные формы вдвое снижают сопротивление воздуху по сравнению с традиционными машинами. Помимо электрической версии, в этом кузове планируют выпускать и подзаряжаемый гибрид.