Den (dent) wrote,
Den
dent

Category:

Электромобили, и опыт их практической эксплуатации.

- Поднять паруса!                                     
- Капитан, у нас же электродвигатель...
- Поднять электродвигатель!                   

Для тех, кому лень читать много букв, сразу напишу краткий вывод: Электромобиль уже давно не роскошь, а вполне себе средство передвижения. Его можно относительно недорого купить, и можно днём и ночью круглый год на нём ездить. Но, безусловно, есть ряд нюансов, отличающих его от бензинового собрата. Кое-что в нём лучше и удобней, а  кое-что вносит определенные ограничения.


Исторически, первая телега на электротяге поехала заметно раньше, чем первая телега с бензиновым мотором. Несмотря на это, подавляющее большинство современного транспорта испускает из себя газы, в разной степени зловонные и канцерогенные. Главной причиной преобладания двигателей внутреннего сгорания над электрическими, на мой взгляд, является сложность хранения достаточного количества электричества на борту транспортного средства. Поэтому, весь электрический транспорт с давних пор привязан к своему маршруту проводами, рогами, токонесущими рельсами, и прочими проводниками электрического тока. А весь автономный транспорт заливает топливо в бак и пыхтит дымом всю дорогу. Но, как только научились делать аккумуляторы электрической энергии достаточно лёгкими и ёмкими, и при этом относительно недорогими, именно в этот момент электромобили получили долгожданный стимул к развитию.

Вообще, двигатель внутреннего сгорания достаточно сложная штуковина. Очень много деталей строго определенных форм, размеров, и прочности. С их помощью в двигателе происходит много процессов: перекачивание топлива, подготовка смеси/впрыск инжектором через форсунки, поджиг, взрыв, движение поршней по цилиндрам, вращение коленвала-распредвала, открытие-закрытие впускных-выпускных клапанов, смазка всего и вся, генерация электричества, и так далее.



В то время как электродвигатель по сложности равен одному только стартеру (либо генератору) от обычного ДВС. Ротор, статор, несколько обмоток, парочка подшипников.




Поэтому, надежность электродвигателя, а так же его потребность в регулярном обслуживании, значительно отличается от аналогичных параметров для ДВС. Вспомните, когда вы последний раз обслуживали электродвигатель своей стиральной машины, или холодильника? Скорее всего, вообще ни разу. Крутится себе и крутится, лет по 20 без перерыва. В то время как в любом ДВС надо каждый год (а то и чаще) менять масло, фильтры, раз в 2-3 года свечи, ремни, и это в случае если всё работает штатно и не ломается. А в случае поломки, ремонт многократно дорожает и усложняется.

При этом, электродвигатель способен превратить в механическую энергию 90+% поданной на него электроэнергии. А ДВС в редких случаях до 50%, а по факту 20-25% топлива превращает в движение.

"Как правильно тормозить двигателем?"       
"Сначала происходит торможение бампером,
потом облицовкой радиатора с фарами,       
далее радиатором                                             
и только потом собственно двигателем..."     


Ещё одно преимущество, это способность электродвигателя работать в режиме генератора. То есть, если электромобиль разогнать и  тащить на тросе ( или столкнуть с горки), то он сможет тормозить двигателем, и при этом заряжать батарею. В противоположность этому, ни один ДВС не способен производить бензин и кислород, как ты его ни крути. Данная особенность позволяет электромобилю более эффективно расходовать энергию, а так же радикально снижает износ тормозных колодок. Гидравлическая тормозная система в электромобилях тоже есть, но при аккуратной езде она практически не используется. Только для полной остановки, с 5 км/ч до нуля, и при экстренном торможении, когда рекуперация не способна так резко остановить авто.

Большинство современных электромобилей хранят энергию в литиевых аккумуляторах. Но, это не совсем те литиевые аккумуляторы, которые стоят во всех сотовых телефонах, и которые теряют ёмкость за год-два. Аккумуляторы для электромобилей живут значительно дольше. Обычно производитель гарантирует сохранение не менее 75-80% ёмкости в течении первых 5-8 лет эксплуатации электромобиля. Есть и совсем долгоживущие батарейки, литий-титанатные. Для них предусмотрено общее количество число циклов заряд/разряд, по разным данным, от 25000 до 40000 раз. То есть, если заряжать один раз каждый день, получится от 68 до 109 лет непрерывной эксплуатации. Аналогичное количество циклов заряд/разряд обычных литий-ионные батарей исчисляется в единицах тысяч, 1-2-3 максимум, и соответственно, получаем те самые 5-8-10 лет. Это не значит, что батарея совсем перестанет хранить электричество. Ёмкость снизится, но её все равно будет хватать на то, чтобы проехать какое то количество километров.
Скорость деградации литиевых аккумуляторов напрямую зависит от температуры. Чем жарче, тем быстрее батареи теряют ёмкость. Тут я всегда вспоминаю школьную химию и правило Вант-Гоффа: "При увеличении температуры на каждые 10 градусов, скорость химических реакций увеличиватеся в 2-4 раза." Ну и по информации из интернета, батарея Ниссан Лиф, эксплуатируемая при температурах 40-50 градусов, деградирует примерно в 6 раз быстрее, чем такая же батарея при 20-25 градусах Цельсия.
Ещё одним фактором, влияющим на ёмкость, является глубина заряда и разряда батареи. Пишут, что если не допускать разряда ниже 20%, и заряда выше 80, то батарея будет жить гораздо дольше, чем так, которую эксплуатируют в диапазоне от 0 до 100 и обратно. Особенно не рекомендуют батарею надолго оставлять как в полностью заряженном состоянии, так и в полностью разряженном. И если не планируете какое то время на автомобиле ездить, надо оставить его с зарядом процентов в 40-60.

Что касается температурного режима работы батарей, электромобили можно разделить на два класса: с термостабилизацией батареи, и без термостабилизации. У первых (например, Тесла) в батарею встроена система подогрева и охлаждения. Такие батареи живут лучше и дольше. Но стоимость элктромобилей с термостабилизацией батареи, как правило, значительно выше. Без термостабилизации выпускаются батареи для электромобилей эконом-класса. Они обходятся дешевле, но при нарушении температурного режима быстрее деградируют, и не подогреваются зимой.

Ещё один животрепещущий вопрос, это зимняя эксплуатация. Во-первых, отопление салона от батареи, во-вторых, падение ёмкости батареи в морозы. Практика показывает, что зимой, действительно, проезжает меньше. И заряжается медленней. А постояв без движения сутки-двое в морозы -30 и ниже, тот же Ниссан Лиф откажется включатся до тех пор, пока его не поместишь в тепло и не согреешь датчики батареи. Но если включенная машина стоит на морозе, то уже всё равно тронется и поедет. Правда, в режиме ограничения мощности. Поэтому, для комфортной зимней эксплуатации, умельцы ставят подогрев. Греющий кабель с терморегулятором, плюс тоненькая теплоизоляция, чтобы влезла под защиту батареи. Цена вопроса около 5 тысяч рублей, и наслаждайтесь беспроблемным запуском в любую погоду. Главное, когда поставил машину заряжаться от розетки, не забыть воткнуть ещё одну вилку для подогрева. Ребята ездят и без него, но ездить надо каждый день. Батарея, она всё время греется. И при зарядке от сети, и при разряде во время движения. Поэтому, если регулярно ездить, замёрзнуть она просто не успевает. Это актуально для обычных литий-ионных батарей. Для литий-титанатных мороз не проблема. В любой мороз машина запускается и едет без проблем. И скорость зарядки холодной батареи у литий-титанатной тоже значительно выше.
Что касается тепла в салоне. Электричество греет хорошо, если включить печку на полную мощность - тепла хватает. Проблема в другом. Электричество из батарейки очень быстро кончается. Печка потребляет до 5-6 Квт в час, это от четверти до половины доступного пробега. По небольшому городу, без особых пробок, вполне хватает. По способу обогрева, есть три типа обогревателей. Во-первых, жидкостный, это атавизм оставшийся от ДВС. ТЭНом греется антифриз, циркулирует через радиатор, с радиатора тепло сдувается в салон. Самый прожорливый и неэкономичный способ. (Зато, в жидкостный контур проще всего врезать автономный отопитель, вроде Вебасто или Эбершпрехера) Такой жидкостный способ реализован на первых Nissan Leaf серии ZE0, и на всех Mitsubishi. Второй способ, это ТЭНы, греющие сразу воздух, примерно как в фене для сушки волос. Разогревает быстрее, энергии теряется меньше. Но, сложнее приспособить автономный подогрев. Такой ТЭН установлен на Nissan Leaf AZE0 самой простой комплектации S. И третий, это тепловой насос. Примерно как кондиционер, только наоборот. Собирает низкопотенциальное тепло, охлаждая улицу. И на каждый потраченный киловатт электрической энергии способен вдуть в салон авто 2-3 киловатта энергии тепловой. Самый экономичный отопитель, но работает только до -15 градусов, дальше от него нет толку. Установлен совместно с ТЭНами на всех моделях Nissan Leaf AZE0, кроме комплектации S, на которой только ТЭНы без теплового насоса.
Для того, чтобы увеличить зимние пробеги, и подстраховаться на случай длительной непредвиденной остановки, сибирские электроводы устанавливают на свои электромобили автономные топливные обогреватели с небольшим баком литров на 5-10, и прогревают салон от них, не тратя лишний раз основную батарею. Топлива такие подогреватели расходуют неммного, от 0,2 до 0,5 литра в час.


Теперь немножко о нестандартной индикации. Кроме обычного жёлтого значка типа "джекичан" (check engine), есть ещё один значок "черепаха". На панели загорается реальная желтенькая черепашка, в кружочке.




Если вы увидели этот знак на панели своего электромобиля, значит, режим потребления мощности ограничен.При любом нажатии на педаль, разгоняться и ехать машина будет медленнее, чем в штатном режиме. Загорается черепаха в нескольких случаях. Либо, батарея на исходе, и у вас в запасе всего несколько километров. Либо, батарея очень холодная, и не может отдавать большую мощность. Если в процессе езды она прогреется, то вся мощность вновь станет доступна, а черепаха погаснет. И ещё один вариант, если вдруг какой то сбой в электронике. Машина едва ползёт. Лечится сбросом ошибок специальной программой, либо скидыванием клеммы с маленького аккумулятора.
Да, у каждого электромобиля есть маленький аккумулятор на 12 вольт, такой же как и у бензиновых собратьев. Он нужен для "запуска" машины, чтобы сработало реле, подключающее основную батарею. В выключенном состоянии высоковольтная батарея обесточена для безопасности. Ну и от 12 вольт питается вся бортовая электроника: лампы, радио, приборы, и т.д. От высоковольтной батареи питается только двигатель, компрессор кондиционера, ТЭНы отопителя, и инвертор, который преобразует высокое напряжение большой батареи в 13-14 вольт для работы бортовой сети и подзарядки маленького аккумулятора.


Теперь о способах и стоимости зарядки. Есть три основных способа зарядить электромобиль:
1. Обычная розетка 220 Вольт 16 Ампер. С неё электромобиль берёт около трёх киловатт каждый час. Соответственно, батарею 24Квт ( Ниссан Лиф) он полностью зарядит за 24/3=8 часов в теории, и порядка 5-6 часов на практике, поскольку и по приезду остаток есть, редко с нулём приезжаешь, и ёмкость фактическая уже меньше, чем по паспорту. Для автомобиля с батарейкой 10Квт полное время заряда составляет порядка 3-4 часов, соответственно. Стоимость такой зарядки зависит от ваших тарифов на электричество. У нас днем чуть менее 3 р/квт, ночью вдвое дешевле. Итого, полностью зарядить nissan обходится у нас от 30 до 50 рублей. Проехать на этом заряде можно от 30-50 км (зимой, в морозы и по пробкам) до 150 км или чуть более того (летом без печки в идеальных условиях). Зарядка misubishi соответственно обойдется в 15-30 р, и проехать можно от 20 до 90 км в зависимости от.
2. Быстрая зарядка. Возможна только на специальной зарядной станции. Занимает от 15 минут для маленькой 10 квт батарейки летом, и примерно часа для большой. До 30 минут для маленькой и нескольких часов для большой батареи зимой, поскольку холодная батарея заряжается существенно медленней, и на определенном этапе скорость зарядки не сильно отличается от обычной розетки. Стоимость зависит от владельца быстрой зарядной станции. У нас в Тюмени их четыре, и они были бесплатными с момента основания, год или два. Сейчас, две зарядки (Тюменьэнерго) сделали платными, по 20 р за КВт. При такой цене стоимость пробега приближается к стоимости пробега машины на газу или даже на бензине для малолитражки. И две станции (Суэнко) пока ещё бесплатные, предположительно до апреля.
3. Можно зарядить рекуперацией. Производитель не рекомендует, но ребята заряжали - говорят ничего страшного, главное следить за температурой и не перегревать батарею. Просто тащим включенную машину на сцепке, и электродвигатель вырабатывает энергию в режиме генератора. Можно полностью зарядиться за час-полтора-два буксирования.


Теперь, немножко о коробке передач. Её в электромобиле нет, есть редуктор. То есть, одна передача вперёд, и одна назад. Вообще, коробка передач придумана исключительно для топливного двигателя. Ибо ДВС хорошо крутит только в небольшом диапазоне оборотов. А как только колеса надо крутить быстрее или медленнее, чем этот диапазон, ДВС не справляется. Либо идёт вразнос, либо глохнет. Именно поэтому приходится регулярно повышать или понижать соотношение оборотов колес с оборотами двигателя с помощью коробки передач. У электродвигателя такой проблемы нет, он успешно тянет во всём необходимом диапазоне. Потому и коробка передач ему не нужна.

Для выбора типа движения, на селекторе есть несколько положений: R (назад), D (вперед), Eco (режим с пониженной динамикой и повышенной рекуперацией), и B (режим максимальной рекуперации). Это не автоматическая коробка передач, а режим подачи и снятия энергии с электродвигателя.



Ну вот вроде бы и вся основная информация. С точки зрения пользователя - машина как машина. Садишся, включаешь, и едешь. "Фары и ремень", селектором выбираешь вперёд ехать или назад, топчешь по очереди педали газа и тормоза, для поворота крутишь руль, отмахиваешься дворниками от атмосферных осадков, ну и так далее. Большинство граждан, проходящих мимо, либо едущих с тобой пассажирами, не замечают разницы с обычным автомобилем, и искренне удивляются, когда узнают что в машине нет двигателя внутреннего сгорания, бака с топливом, и прочих лишних запчастей. "Гибрид что ли? Не гибрид, а как так? Вообще двигателя нет? Никакого? Что значит электрический? А если батарейка сядет, что делать? А насколько хватает? А до скольки разгоняется? А сколько стоит новую батарею поставить, если старая накроется? А сколько стоит заправиться?". Эти же самые вопросы регулярно задают гаишники, как при постановке на учёт, так и после взмаха полосатой палочки на дороге.

Исходя из моего опыта, современный недорогой электромобиль предназначен исключительно для поездок по городу и ближнему пригороду. Ночью полностью заряжаешь его от розетки, и этого заряда в большинстве случаев хватает на весь день, а то и на несколько. Доехать до работы, по пути развезти детей по школам и садикам, съездить в магазин, в гости, или на дачу. Для межгорода, во-первых маловато пробега без подзарядки, и во-вторых, инфраструктура быстрой зарядки отсутствует как класс. Конечно, можно заряжаться всю дорогу от обычных розеток, их в мире на несколько порядков больше, чем бензиновых заправок. Но это слишком медленно для комфортного перемещения. В развитых странах, где быстрых зарядок много, межгород не будет сильно отличаться от автомобиля с ДВС. Надо будет раз в два-три часа останавливаться на полчасика подзарядить батарею. А "в этой стране"(с), увы, пока только розетки. Но процесс электрификации движется, хоть и медленно.



Что ещё? Максимальная скорость электромобилей выше, чем скорость разрешенная ПДД. У Лифа 144 км/ч по паспорту, проверять не стал - зачем мне столько? У Митсубисек 108-120 км/ч, этих разгонял по трассе, да, быстрее уже не едет, ограничено электроникой. Да и что вы вообще хотели от двигателя в 40 лошадинных сил? Зато налог и страховка в три раза дешевле чем для сопоставимого ДВС, а динамики по городу вполне хватает. Электрические лошади по ощущениям тянут в два-три раза бодрее, чем бензиновые.

Лиф в эксплуатации уже почти два года, две зимы пережил - полёт нормальный. Проехали на нем за это время порядка 15-20 тысяч км. Mitsubishi (i-Miev и Minicab Miev) пережили по одной зиме, и проехали в среднем тысяч по 10 километров. На все машины я установил автономный подогрев салона. Для Mitsu это скорее необходимость, иначе зимний пробег падает до совсем неприличных значений, в -30 даже на день не хватает. А вот Leaf первую зиму откатал на штатном отоплении, и этого в принципе было достаточно. Больше для перестраховки на вторую зиму поставил автономное, "мало ли что", и запускаю его далеко не каждую неделю, смысла нет жечь топливо если хватает штатного электричества. При температурах от 0 до -15 штатный тепловой насос потребляет от 0,5 до 1,5Квт, что не особо сказывается на пробеге. А вот ниже -20 печка начинает потреблять от 3 до 5 Квт, это уже заметно снижает заряд батареи.

И да, у меня недалеко от дома есть розетка, к которой я всегда могу подключить машину, хоть днём хоть ночью.

Стоимость пробега. Навскидку, раз в 10 дешевле, чем бензин. С 24 апреля 2019 (когда я установил отдельный счетчик на зарядку ЭМ) по 3 февраля 2020, на зарядку всех моих электромобилей потрачено 2475 Квт электричества. Это менее 10 квт в день на два ежедневно двигающихся автомобиля, и не более 13 рублей в день по нашим тарифам, то есть порядка 400 рублей на машину в месяц. А скорей всего и того меньше, так как часть из этих киловатт оплачивается по ночному тарифу. Кроме того, посчитайте, сколько вы в год тратите на обслуживание ДВС, и положите эти деньги тоже обратно в кошелёк. Масло, ремни, свечи, высоковольтные провода, промывка форсунок, резинки-сальники-подшипники-клапана, и т.д. - ничего не надо докупать и регулировать. На электромобиле меняете раз в год воздушный фильтр салона (200р), и раз в 30-60 тысяч км масло в редукторе (1500 р раз в 2-3 года). Вот и всё обслуживание. В итоге, на все работы по зарядке и обслуживанию электромобиля уходит заметно меньше, чем на еженедельную мойку автомобиля.

На этой оптимистичной ноте я пожалуй и закончу. Если остались вопросы - жду в комментариях.
Subscribe

  • My house or my home?

    По неоднократным просьбам трудящихся, выкладываю фотку своего нового жилища, в котором мы прожили уже целый год: Домик небольшой. Иногда ласково…

  • 2020

    Пессимист обречённо вздыхает: «Хуже уже не будет» Оптимист радостно возражает: «Да, будет, будет!» Пожалуй, самый…

  • Сплав по реке с детьми

    В начале июля решили всей семьёй выбраться на природу из порядком уже надоевшей самоизоляции. Благо, друзья заморочались и нашли организаторов…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 43 comments

  • My house or my home?

    По неоднократным просьбам трудящихся, выкладываю фотку своего нового жилища, в котором мы прожили уже целый год: Домик небольшой. Иногда ласково…

  • 2020

    Пессимист обречённо вздыхает: «Хуже уже не будет» Оптимист радостно возражает: «Да, будет, будет!» Пожалуй, самый…

  • Сплав по реке с детьми

    В начале июля решили всей семьёй выбраться на природу из порядком уже надоевшей самоизоляции. Благо, друзья заморочались и нашли организаторов…