Подавляющее большинство людей будут удивлены, узнав, что история электромобилей насчитывает без малого 180 лет! Да, да, первые электромобили появились почти на 50 лет раньше первого автомобиля. Толчком к их развитию послужило открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции, после чего инженеры и изобретатели принялись искать пути его практического применения. Точных сведений о времени появления и имени создателя первого электромобиля не сохранилось.

Как зарождались первые электромобили

Достоверно известно, что в период с конца 1830-х годов до начала 1840-х было представлено как минимум три конструкции безлошадных электрических экипажей: шотландцем Робертом Андерсоном, англичанином Робертом Девидсоном и американцем Томасом Девенпортом. Все они имели большой вес, передвигались со скоростью не более 4 км/ч и были мало пригодны к практическому применению. Развитие электромобилей сдерживало отсутствие сравнительно небольших и подзаряжаемых аккумуляторов.

В 1865 году француз Гастон Планте представил прообраз такого аккумулятора. Он еще не годился для практического использования, но принципы, заложенные в его конструкцию, были взяты на вооружение другими изобретателями. К началу 80-х ХIХ века создаются сравнительно легкие, а главное, достаточно емкие и подзаряжаемые аккумуляторы. Это вызвало бум электромобилестроения. Конец ХIХ – начало ХХ веков можно считать «золотым веком» электромобиля.

В то время мало кто верил в перспективы развития ДВС. Средний электромобиль тех лет развивал скорость до 30 км/ч, а запаса хода вполне хватало на поездки без подзарядки или замены батарей в течение дня. При этом электромотор «заводился» без проблем в любых условиях, не требовал переключения передач и работал бесшумно. Полную противоположность представлял в те годы автомобиль. Грохочущий и капризный мотор, выпускавший зловонные облака гари, запах бензина и масла, необходимость ручного запуска и переключения передач – все это отпугивало потенциальных клиентов. Купить безлошадный экипаж в то время могли позволить себе только обеспеченные люди. А они, естественно, предпочитали чистый, тихий и удобный в эксплуатации электромобиль. Электромобили были настолько просты, что ими без проблем управляли женщины и пожилые люди.

Об успехах «электромобилизации» тех лет говорит и то, что первые рекорды скорости были установлены именно на электромобилях. В 1895 году состоялся первый в мире официально зарегистрированный заезд, во время которого электромобиль француза Шарля Жанто показал скорость 63 км/ч. А в 1899 году впервые в истории наземное транспортное средство превысило 100 – километровый скоростной рубеж. Электромобиль Jamais Contente (Всегда недовольная), построенный бельгийцем Камилем Иенатци, разогнался до 105 км/ч.

Распространение элетромобилей в XX веке

В первое десятилетие ХХ века электромобили получили еще большее распространение. Они используются в качестве такси, пожарных машин и карет скорой помощи. Увеличивается их скорость и дальность поездки без подзарядки. Отдельные модели оснащаются системой рекуперативного торможения. Наибольшей популярностью электромобили пользовались в США, где в начале ХХ века количество электромобилей более чем в 1,5 раза превышало количество автомобилей.

Но сторонники ДВС не дремали, а активно совершенствовали свое детище. Постепенно ситуация менялась в пользу бензиновых автомобилей. Этому способствовало несколько факторов. Открытие богатых месторождений нефти привело к массовому производству дешевого бензина.

Развитие сети автомобильных дорог дало возможность совершать дальние путешествия, на что электромобили были неспособны из-за малого запаса хода. Кроме того, их скорость была заметно ниже, чем у автомобилей, а вес – намного больше. Ну, и самое главное, конструкция автомобиля стала совершеннее и значительно дешевле в производстве. Применение электрического стартера и коробки передач значительно упростило их эксплуатацию. Популярность электромобилей пошла на спад, и к 1920 году их доля составляла около 1%. К 1930 году их производство практически прекратилось.

До конца 1980-х годов об электромобилях никто не вспоминал, пока остро не встала проблема загрязнения окружающей среды и не замаячила перспектива истощения запасов нефти. Ряд компаний приступили к выпуску электрических транспортных средств, не предназначенных, однако, для личного использования. Немногочисленные электрические автобусы, развозные фургоны и грузовики использовались в различных городских службах. Следующий всплеск интереса к электромобилям, который мы наблюдаем и в настоящее время, произошел в 90-х годах прошлого века в связи с существенным ужесточением законодательства о загрязнении воздуха. Первым серийным электромобилем нашей современности стал GM EV1, выпускавшийся в США с 1996 по 2003 годы.

Электромобиль изменял скорость движения в девяти градациях от 1,6 до 37,4 км/час.

Энциклопедия Брокгауза Ф. А. и Ефрона И. А. описывает электромобили следующим образом:

Самым многообещающим типом автомобиля в будущем можно считать электрический, но пока он ещё недостаточно усовершенствован. Электрические двигатели не дают ни шума, ни копоти, они, бесспорно, удобнее и совершеннее всех других, но А. должен вести свой источник энергии: аккумуляторную батарею, которая пока ещё слишком тяжела и непрочна. Поэтому невозможно возить с собою запас энергии на длинный путь, а вновь заряжать аккумуляторы и заменять истощённые другими возможно лишь при езде в городах или от одной специально устроенной станции до другой. Существуют уже более лёгкие аккумуляторы Эдисона , но они ещё не получили распространения, так как, вероятно, ещё недостаточно усовершенствованы своим изобретателем. Электрические А. были пущены в обращение Jeantaud и многими другими с самого начала автомобилизма: на конкурсе 1904 г. в Париже были даже, по-видимому, парадоксальные А. Жанто и Крижера: газолиново-электрические , действовавшие недурно. В нём газолиновый мотор приводил в движение динамо-машину, которая давала ток для электрического двигателя; оказалось, что такая электрическая трансмиссия поглощает процентов на 20 меньше энергии, чем обыкновенная механическая и удобна для регулирования скорости.

Вторая половина XX века

Возрождение интереса к электромобилям произошло в 1960-е годы из-за экологических проблем автотранспорта, а в 1970-е годы и из-за резкого роста стоимости топлива в результате энергетических кризисов .

22-23 мая 2010 года переделанная в электромобиль Daihatsu Mira EV, творение Японского клуба электромобилей, проехала 1003,184 километра на одном заряде аккумулятора.

24 августа 2010 года электромобиль «Venturi Jamais Contente» с литий-ионными аккумуляторами, на солёном озере в штате Юта, установил рекорд скорости 495 км/ч на дистанции в 1 км. Во время заезда автомобиль развивал максимальную скорость 515 км/ч .

27 октября 2010 года электромобиль «lekker Mobil» конвертированный из микровэна Audi A2 совершил рекордный пробег на одной зарядке из Мюнхена в Берлин длиной 605 км в условиях реального движения по дорогам общего пользования, при этом были сохранены и действовали все вспомогательные системы, включая отопление. Электромобиль с электродвигателем мощностью 55 кВт был создан фирмой «lekker Energie» на основе литий-полимерного аккумулятора «Kolibri» фирмы «DBM Energy». В аккумуляторе было запасено 115 кВт·ч, что позволило электромобилю проехать весь маршрут со средней скоростью 90 км/ч (максимальная на отдельных участках маршрута составляла 130 км/ч) и сохранить после финиша 18 % от первоначального заряда. По данным фирмы DBM Energy электропогрузчик с таким аккумулятором смог непрерывно проработать 32 часа, что в 4 раза больше, чем с обычным аккумулятором. Представитель фирмы «lekker Energie» утверждает, что аккумулятор «Kolibri» способен обеспечить суммарный ресурсный пробег до 500 000 км .

29 ноября 2010 года победителем конкурса Европейский автомобиль года впервые объявлен электромобиль модели Nissan Leaf , получивший 257 очков .

В октябре 2011 года в России начал продаваться первый электромобиль - Mitsubishi i-MiEV. За первые три месяца был продан 41 электромобиль. Министерство энергетики США назвало i-MiEV самым экономичным автомобилем (http://www.fueleconomy.gov/feg/topten.jsp). Mitsubishi i-MiEV получил «Экологический знак качества» общероссийской общественной экологической организации «Зеленый патруль».

Сравнение с другими транспортными средствами

Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. Ford Ranger потребляет 0,25 кВт·ч на один километр пути, Toyota RAV4 EV - 0,19 кВт·ч на километр . Средний годовой пробег автомобиля в США составляет 19 200 км (т. е. 52 км в день). При стоимости электроэнергии в США от 5 до 20 центов за кВт·ч стоимость годового пробега Ford Ranger составляет от $240 до $1050, RAV-4 - от $180 до $970.

Преимущества

Недостатки

Аккумулятор электромобиля

• Аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро , литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора - более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, однако из-за патентных ограничений на NiMH-аккумуляторы на электромобилях вынуждены применять свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АКБ увеличилась за XX век в 4 раза (до 40-45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ . Возможно выходом из этой ситуации будет применение топливных элементов, в частности дешевеющих PEM-элементов.
• Аккумуляторы хорошо работают при движении электромобиля на постоянных скоростях и при плавных разгонах. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. Для увеличения пробега электромобиля необходимы специальные стартовые системы, например, на конденсаторах , а также применение систем рекуперации энергии (экономия до 25 %).
• Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов , которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий) и кислоты.
• Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей (например, свет или воздушный компрессор). Предпринимаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов , ионисторов и фотоэлементов .
• Для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции).
• При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей «последней мили», что чревато снижением качества энергоснабжения и риском локальных аварий сети.
• Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом .
• Малый пробег от одного заряда. Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт·ч при средних условиях движения (60-90 км/ч, ближний свет фар (фары на светодиодах), без отопления салона, без кондиционера) позволяет электромобилю проехать около 160 км. Использование кондиционера, отопителя салона, движение с частым разгоном/торможением, движение со скоростью более 90-100 км/ч, загрузка электромобиля пассажирами или грузом уменьшают пробег от одного заряда до 2-х раз (до 80 км).
• Высокая стоимость литиевых батарей, или высокий вес достаточно ёмких свинцовых батарей. Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт·ч стоит порядка 6000-9000 $ (даёт около 160 км пробега). Свинцовые батареи весом порядка 400 кг позволяют иметь пробег всего около 80 км, к тому же свинцовые батареи очень не любят глубокого разряда. Использование большего количества свинцовых батарей приводит к перегрузке электромобиля, а использование литиевых батарей большей ёмкости сильно удорожает электромобиль. Другие типы батарей в электромобилях практически не используются.
• Ухудшение характеристик (ёмкости, при заряде и при расходе энергии) батарей на холоде.
• Деградация литиевых и других батарей с возрастом. В лучших моделях литиевых батарей через 5-8 лет остается менее 80 % емкости.
• Мощность вырабатываемая всеми современными электростанциями значительно меньше, чем мощность всех современных автомобилей. Вырабатываемой энергии не хватит на одновременную зарядку очень большого количества электромобилей. Однако следует учесть, что выработка бензина также требует электричества(до 5кВт*ч на литр), поэтому по мере уменьшении мирового потребления бензина мощности электростанций будут перераспределяться в сторону энергообеспечения электромобилей.
• Для стран с холодным климатом, особенно России, очень остро стоит следующая проблема. Для эффективного отопления салона машины средних размеров [Что? ] нужно минимум около 2 кВт тепловой мощности, в то время как в среднем при езде с равномерной скоростью на передвижение её же требуется всего нескольких сот ватт [источник? ] . Это соотношение хорошо согласуется с реально достигнутым КПД двигателя внутреннего сгорания при обогреве салона печкой от антифриза нагретого тяговым двигателем, и никак не влияет ни на топливную экономичность, ни на гарантированный пробег машины на определенном количестве топлива. [источник? ] При попытке эксплуатации электромобиля в тех же условиях и отоплении салона от тягового аккумулятора, пробег сокращается вчетверо, при этом достигнутые коммерчески приемлемые значения пробега на одной зарядке в 100-200 км - замерены без отопления салона. Разработчики электромобилей [кто? ] честно признаются, что электрического решения проблемы пока не существует, и ведут разработку электромобилей с автономным отопителем салона на жидком топливе (подобно устанавливавшимся ранее на машинах с воздушным охлаждением двигателя, например, на «Запорожцах »).

Сравнение с гибридными автомобилями

Преимущества

• Общая простота конструкции и управления в сравнении с гибридными автомобилями.
• Меньшее количество механических элементов и деталей.
• Более высокая надежность .
• Простота ремонта и обслуживания , а как следствие и более низкие затраты при эксплуатации .
• Меньшее загрязнение окружающей среды.
• Отсутствие необходимости в топливе . Однако стоит заметить, что некоторые гибриды тоже могут обходится без топлива (технология PHEV или Plug In Hybrid).
• Существенная экономия на 1 км пути в смешанном или загородном цикле.
• Более простая электроника, управляющая тяговой установкой, так как нет необходимости управлять отдельно разнородными двигателями.
• В большинстве случаев более низкая стоимость.
• Отсутствие трансмиссии в отличие от механических гибридов.
• Аккумуляторы электромобиля работают очень активно, а следовательно достаточно высоко нагреваются. Аккумуляторы же гибрида работают в более щадящем режиме и мало греются. Следовательно при низких температурах окружающей среды ёмкость аккумуляторов у гибридного автомобиля будет существенно снижаться.

Недостатки

• Большая масса аккумуляторов.
• Длительная зарядка аккумуляторов, однако существуют способы «быстрой зарядки» до неполной ёмкости батареи.
• В большинстве случаев низкие динамические показатели.
• В некоторых гибридах вообще отсутствуют электрические аккумуляторные батареи.
• Наиболее крупные автомобилестроительные компании после 2000-х уделяют мало внимания электромобилям в пользу гибридов.
• В некоторых моделях гибридных автомобилей возможна реализация тяги отдельно от ДВС и ТЭД. То есть при выходе из строя одного из них возможно движение только на другом.

Различные варианты реализации электромобиля

Электромобили оснащенные аккумуляторными батареями

Аккумуляторные электромобили являются самым первым и простым видом электромобилей. Первые работоспособные модели были построены ещё в конце XIX века. Активно использовались в США вплоть до 20-х годов XX века. В течение 30-40 гг. наиболее активно применялись в Германии. С 1947 г. широко используются в Англии.

Технико-экономические параметры данного типа электромобилей прежде всего зависят от характеристик применяемых аккумуляторных батарей. Величина желаемого пробега электромобиля на один заряд батареи (запас хода) прямо пропорциональна отношению веса аккумуляторной батареи к полному весу электромобиля. Зависимость веса батареи от грузоподъемности электромобиля значительно выше, чем зависимость веса карбюраторного двигателя от грузоподъемности автомобиля.

Батареи располагаются на шасси электромобиля чаще всего таким образом, чтобы имелась возможность: осуществлять быструю замену батарей аккумуляторов, легкого доступа к выводным штырям и отверстиям для заливки электролита. Для этого чаще всего батареи располагают в двух ящиках по бокам электромобиля.

Электромобили оснащенные топливными элементами

Характерной особенностью электромобилей оснащенных ТЭ является то, что масса энергосиловой установки не изменяется при изменении ее энергоемкости , а увеличение запаса хода может быть достигнуто за счет увеличения массы топлива в топливных баках (как в автомобилях с ДВС) .

Таким образом, с одной стороны ТЭ (топливные элементы) позволяют существенно повысить запас хода электромобиля, но с другой стороны топливо для них имеет высокую стоимость, а также может быть токсичным и при переработке в ТЭ выделять в атмосферу вредные вещества.

Комбинированные энергоустановки

В конце 60-х и начале 70-х годов был разработан ряд опытных образцов электромобилей с энергосиловыми установками типа «Аккумуляторные батареи - Топливные элементы» :

• В Англии на базе DAF 44 был создан электромобиль со смешанной системой питания от аккумуляторных батарей и от гидрозийно-воздушных ТЭ с удельной мощностью 160 Вт/кг. При разгоне основная нагрузка ложилась на батареи, в остальных режимах - на топливные элементы, подзаряжающие аккумуляторную батарею.
• В США на базе Austin A-40 был изготовлен электромобиль с комбинированной системой, включающей щелочные водородно-воздушные элементы и свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Запас хода достигал 320 км.

Электромобили использующие другие источники энергии

Электромобили на солнечных батареях

Существует множество конструкций электромобилей на солнечных батареях, так называемых «солнцемобилей», однако их общей проблемой является низкий КПД батарей (обычно порядка 10-15 %, передовые разработки позволяют добиться 30-40 %), что не позволяет запасать значительное количество энергии за день, сокращая суточный пробег; к тому же, солнечные элементы бесполезны ночью и в пасмурную погоду. Вторая проблема - дороговизна солнечных батарей.

Среди примеров солнцемобилей можно назвать прототипы Venturi Astrolab , Venturi Eclectic (дополнительно оснащённый ветровой установкой), концепт-кар ItalDesign-Giugiaro Quaranta (впрочем, энергии, которую накапливают солнечные батареи, хватает в нём разве что на питание бортовой электроники), итальянский Phylla , а также SolarWorld GT , который в 2012 году совершил кругосветный марафон . Последний оборудован двумя мотор-колёсами Loebbemotor номинальной мощностью 1,4 кВт каждое (пиковая мощность - 4,2 кВт каждое, или в сумме - 11,42 лошадиные силы). Благодаря малой массе (карбоновый кузов позволил добиться веса 260 кг, сам кузов весит 85 кг) и аэродинамически совершенной форме кузова (Сх = 0,137), удалось добиться максимальной скорости 120 км/ч. Круизная скорость - 50 км/ч (при работе моторов на номинальной мощности), на ней SolarWorld GT может проехать 275 км - больше, чем многие современные электромобили. Этот пробег обеспечивает 21-килограммовая литий-ионная батарея ёмкостью 4,9 кВч .

Также существуют гибридомобили, которые приводятся в движение как солнечной энергией, так и педалями. В основном это самодельные машины, однако существуют проекты по серийному выпуску подобного транспорта, в частности, SolarLab rickshaw и венгерский Antro Solo .

Для поощрения производства солнцемобилей и их популяризации существуют соревнования вроде трансавстралийского ралли «Всемирный солнечный вызов (англ. )». На подобных соревнованиях обычно состязаются студенты технических ВУЗов, создающие подобные модели в качестве дипломных работ.

Производство и эксплуатация

Инфраструктура зарядки электромобилей

Современное применение

2011 Chevrolet Volt

Электромобиль Reva NXR (Индия) ~9,995 евро

Электромобиль для коротких (до 40 км) поездок - NEV от Dynasty IT

Электроцикл украинского производства

Помимо этого, небольшие электромобили упрощённой конструкции (электрокары , электропогрузчики и т. д.) широко применяются для перевозки грузов на вокзалах , в цехах и больших магазинах , а также как аттракцион . В данном случае все недостатки в виде малого запаса хода и скорости, высокой собственной стоимости батарей и массы, перекрываются преимуществами: отсутствием вредных выхлопов и шума, что принципиально важно для работы в закрытых людных помещениях. Формально к электромобилям такие машины относить не принято из-за специфичности их применения.

Основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей - малый спрос, обусловленный высокой стоимостью и малым пробегом от одной зарядки . Существует точка зрения, что широкое распространение электромобилей сдерживается дефицитом аккумуляторов и их высокой ценой. Для разрешения этих проблем многие автопроизводители создали совместные предприятия с производителями аккумуляторов. Например, Volkswagen AG создал совместное предприятие с Sanyo Electric , Nissan Motor с NEC Corporation , и т. д.

Имеющееся серийное производство

Электромобили производят множество автомобилестроительных компаний (Nissan, BMW, Mitsubishi, Сhevrolet и др.). Здесь представлены только компании, выпускающие преимущественно электромобили:

• Европа
  • Lightning car
• Болгария
  • БГ Кар

Северная Америка

• Канада
  • ZENN Motor Company

Модели электромобилей

Наиболее известными серийно выпускающимися моделями электромобилей можно считать: Toyota RAV4 EV , ZENN , ZAP Xebra , General Motors EV1 , Chevrolet Volt , Volvo C30 BEV , Tesla Roadster , Modec , Reva NXR, Renault серия Z.E., Nissan LEAF , Tazzari ZERO.

Лидеры рынка на конец 2011 года: Mitsubishi i MiEV , совокупные продажи в Японии и Европе достигли 15000 по состоянию на сентябрь 2011 года, в том числе 4000 единиц марки, как Peugeot ion и Citroën C-ZERO во Франции, Nissan LEAF , продажи достигли 15 000 единиц к сентябрю 2011 года.

Интеграция дома и электромобиля

Разрабатываются различные концепции интеграции электромобилей и жилых домов (анг. Vehicle-to-Home (V2H)). Например, старые аккумуляторы электромобиля могут несколько лет проработать в роли стационарных накопителей электроэнергии. Собранные вместе, снабжённые инвертором и сетевым фильтром 5-10 аккумуляторов от электромобиля Chevrolet Volt могут обеспечить несколько коттеджей или малый бизнес резервным питанием во время аварийных отключений на несколько часов .

Перспективы

Разрабатываются электрические автобусы на воздушно-цинковых (Zinc-air) аккумуляторах .

В России производители гибридов пока не видят больших перспектив развития рынка электромобилей. Аргументируют это отсутствием правительственной поддержки, большими географическими границами и акцентом на сырьевую экономику.

Планы автопроизводителей

Компания	Страна	год	планы
Tesla Motors	США	2013	начало продаж Model S начало производства Model X
Renault	Франция		начало продаж Renault Zoe
Nissan	Япония		серийное производство начало производства e-NV200 в Испании
Detroit Electric	Китай - США		увеличить производство до 270 тысяч в год .
BMW	Германия		начало продаж в США
Dongfeng Nissan	Китай - Япония		начало продаж в Китае
Ford	США		Коммерческий грузовик Микроавтомобиль Автомобиль С-класса
Toyota	Япония		начало производства iQ
Honda	Япония	2012 2012	начало продаж в Китае Fit EV начало продаж в США Fit EV
Chrysler	США	2012	Начало производства .
General Motors	США	2013	Начало производства Cadillac Converj
Автоваз	Россия	2012	Начало продаж Lada ELLada
SEAT	Испания	2016	Начало производства Altea XL Electric Ecomotive
Kia	Ю. Корея	2012	Начало производства Ray EV .
BYD Daimler New Technology Co. Ltd.	Китай - Германия	2013	Начало производства Denza
Mercedes-Benz	Германия	2014	Начало продаж электромобиля B-класса .
Mitsubishi Motors	Япония	2015	Начало продаж в России 7 моделей электромобилей, в том числе с увеличенным запасом хода.
GM Korea	Ю. Корея	2013	Начало производства Chevrolet Spark .

Правительственные планы

Европа

Германия

Франция

Правительство Франции планирует к 2012 году вывести на дороги страны более 100 тысяч электромобилей .

Ирландия

Азия

Япония

Китай

Правительство Китая планирует начать испытания до 2012 года в 11 городах страны 60 тысяч автомобилей, включая электромобили, гибриды и автомобили на водородных топливных элементах .

Министерство Науки и технологий Китая разрабатывает 12-ый пятилетний план для электромобилей на 2012-2016 годы. В план могут войти положения:

Южная Корея

Правительство Южной Кореи поставило цель автомобилестроительным компаниям начать массовое производство электромобилей до второй половины 2011 года и произвести 1 миллион электромобилей к 2020 году .

Индия

В Индии принят National Electric Mobility Mission Plan 2020 (NEMMP 2020), согласно которому, к 2020 году планируется увеличить парк электрического транспорта до 6 - 7 миллионов штук .

Энергетика

Уравнение баланса энергии:

E·G б = ω·L (G a + G э + G б + G п)·10 3 где е - удельная энергоемкость батареи, Вт*ч/кг; ω - удельный расход энергии при движении в режиме, для которого задан запас хода, Вт*ч/(т*км); G a - масса экипажной части, кг; G э - масса электропривода , кг; G п - , кг; G б - масса батареи, кг.

Полная масса электромобиля, кг:

G = G а +G э +G п +G б

Вес аккумуляторной батареи (в первом приближении) :

G б = ω·G·L·γ ω - удельный расход энергии на 1 т*км полного веса при заданной скорости движения, кВт*ч/(т*км); L - запас хода, км; γ - удельный вес аккумуляторной батареи, кг/кВт*ч.

Удельная энергия батареи:

ω б = K·L/(G б /G) = K·L/α где К - расход энергии, отнесенный к 1 км*кг, Вт*ч/(кг*км); α - относительная масса батареи.

Максимальная мощность обеспечения механического движения :

Р д = ±Р к +Р т ±Р а ±Р н где Р к - мощность затрачиваемая на ускорение электромобиля; Р т - мощность затрачиваемая на преодоление сил сопротивления качению; Р а - мощность затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления; Р н - мощность затрачиваемая на преодоление подъема.

Полная мощность батареи:

Р э = Р д /(η м ·η э)+Р всп где η э - потери энергии на преобразование электрической энергии в механическую; η м - потери механической энергии при передаче на тяговые колеса; Р всп - мощность затрачиваемая на вспомогательные нужды.

См. также

Примечания

1. (занимает 5-6 часов)
2. Щетина В.А., Морговский Ю.Я. и др. Электромобиль. Техника и экономика. 1987 г.
3. Петербургские студенты изобрели первый в России солнечный электромобиль
4. Рекорды и опыты открывают дорогу литиевым машинам будущего
5. Venturi Streamliner Sets New World Speed Record 25 Aug 2010
6. 600 км без подзарядки: новые перспективы развития электромобилей
7. назвали «Автомобиль года»
8. В Москве вводится многозоновый тариф на электроэнергию // РБК
9. О. А. Ставров. Электромобили. Изд-во «Транспорт», 1968 г. УДК 629.113.65
10. - Учебник по двигателям внутреннего сгорания

Сегодня рынок завоёвывают гибридные автомобили и электрокары, а между тем первый русский электромобиль был создан инженером Ипполитом Романовым в ещё в 1899 году. Автомобиль был достаточно комфортабелен, а его двигатель по мощности превышал мощность существовавших в то время бензиновых аналогов.

Появление первого русского электромобиля связано с занятной историей. В 1896 инженер Яковлев и предприниматель Фрезе впервые в России построили машину, которая должна была заменить все конные пролётки. Но судьбу автомобиля сломали лошади. Оказалось, что они очень пугаются рёва двигателя. Да это и понятно – грохот мотора первого российского автомобиля мог заглушить полковой оркестр на плацу. Заслышав такие звуки, лошади становились просто неуправляемыми. И однажды в Москве при встрече с автомобилем кони, волокущие за собой конку из ворот Шереметьевской больницы, сорвали её в рельс, смяли торговые ряды у Сухаревой башни, разворотили уличный туалет. После этого и в Москве, и в Петербурге автомобиль запретили.

Вспомнили о проекте только через три года, когда инженер-железнодорожник Ипполит Романов принёс Фрезе чертежи электрического кэба, который работал от аккумуляторов. И хотя идея была не нова, аккумуляторы и были главной особенностью 2-местного электромобиля.

Аккумуляторные батареи, предложенные Романовым, отличались более тонкими пластинами, чем батареи того времени. При этом расположить их предполагалось не вертикально, а горизонтально. К тому же они были гораздо легче более ранних аналогов – их вес был равен 30% от общей массы, а не 66%, как ранее.

Батареи располагались под салоном в специальном отсеке, водительское место находилось над ними. Электричество от аккумулятора поступало на 2 двигателя, которые приводили в движение ведущие колёса. Конструкцию двигателей придумал сам Романов. Совокупная мощностью двигателей была около 100 л.с., что значительно больше, чем у бензиновых авто того времени. Запас хода электромобиля составлял около 65 км, а заряд батареи держался четверо суток.

Оригинальная подвеска обеспечивала плавность хода. Все колёса при этому были деревянными. Впрочем, в автомобиле до мелочей было продумано всё.

Но внедрение автомобиля оказалось невозможным, поскольку в тележных сараях, где хранились экипажи, не было электричества, а проводить его запрещали пожарные. Так русскому элекромобилю и не пришлось стать массовым транспортом.

Первые электромобили намного старше своих аналогов, работающих от двигателя внутреннего сгорания. Рождение электрокара официально относят к 1841 году. Однако первый экземпляр, который представлял собой небольшую тележку с водруженным на нее электродвигателем, датируется еще 1828 годом. По размеру и виду конструкции он был больше похож на современный скейтборд с моторчиком, нежели на автомобиль. Тем не менее, невзрачный вид данного агрегата совсем не смущал его изобретателя Аньоса Джедлика из Венгрии.

С этого момента началось развитие машин, передвигающихся под воздействием электрического тока. Первый электроэкипаж реального размера был изобретен в период с 1828 по 1839 года Робертом Андерсоном, проживающим в Шотландии. Примерно в то же время, в 1835 году голландские изобретатели Стратин Гронинген и Кристофер Беккер также создали автомобиль на электрической тяге.

К 1841-1842 годам электромобили стали более совершенными. Роберту Андерсону и Томасу Давенпорту пришла идея о том, чтобы питание поступало к двигателю от неперезаряжающихся батарей. 1847 год стал знаменательным для города Питсбург, потому как здесь заработал локомотив, получающий электрическое питание от рельсов, по которым он двигался.

Ближе к 1880-м годам была разработана концепция того, как можно было продлить время и дальность езды на электрокаре без подзарядки батареи. Это стало заслугой французских изобретателей Камиля Форе и Гастона Платье. Примерно в это же время англичанин Ральф Уорд первым запустил в столице Великобритании целую линию так называемых омнибусов, работающих от электродвигателей. Омнибусы являются предшественниками современных автобусов. Данные события привели к тому, что Англия и Франция стали странами, которые первыми начали активно разрабатывать и выпускать электромобили.

История электромобилей в России

Что же касается России и Америки, то здесь вплоть до конца XIX века об электромобилях упоминалось лишь в публикациях журналистов. Только в 1898 году Ипполит Романов, русский инженер-изобретатель, представил на обозрение свой двухместный электромобиль, который мог ехать со скоростью до 37,4 км/ч. В 1899 году им был разработан четырехместный электромобиль, а также омнибусы, рассчитанные на 17 и 24 пассажира.

Легковые машины предоставляли возможность регулирования скорости от 1,5 до 35 километров в час с помощью девятиступенчатого контроллера. Романов уделял значительное внимание снижению веса своих электромобилей и их управляемости. Он решил уменьшить толщину пластин в батареях, а сам аккумулятор расположил горизонтально. Его труды принесли свои плоды. В сравнении, например, с популярным французским электрокаром «Жанто», весившим 1440 кг, разработанный Романовым экземпляр обладал массой всего 720 кг.

История электромобилей в США

Американцы же оказались несколько проворней. Начав с изобретения электровагона на шесть пассажиров в 1891 году и электрического велосипеда в 1895 году, они также пришли к осознанию потенциала электродвигателей. В 1897 году в Нью-Йорке уже действовала целая линия такси из нескольких десятков тысяч электромобилей. А Филадельфия стала известна нововведением в качестве электрического железнодорожного транспорта для перевозки пассажиров.

Наиболее известным изобретателем в США стал Уолтер Бейкер. Его экипажи и автомобили были достаточно удобными, хоть и тяжеловесными. Они могли конкурировать с машинами Паккарда, Форда и Олдеа, которые работали на бензине. Свои электромобили он оснащал мягкой подвеской на четырех рессорах. Благодаря емкому аккумулятору заряда хватало на 6-8 часов езды. К 1901 году электромобили Бейкера выдавали скорость до 30 километров в час, а заряда аккумулятора хватало на расстояние до 80 км.

Электромобиль-рекордсмен

Первый мировой рекорд по скорости передвижения по суше выше 100 км/ч был установлен в 1899 году 1 мая благодаря бельгийцу Камилю Женатце и его электрокару La Jamais Contente, который развил скорость в 68 миль/ч. До этот момента максимальная скорость езды на электрокаре была зафиксирована на отметке 92,78 км/ч. Достиг ее некий граф де Шаслу-Лоб 4 марта 1899 года. Новый электромобиль-рекордсмен был похож на торпеду, сделанную из сплава алюминия, магния и вольфрама, и имел вес примерно 1000 кг.

На нем было установлено два достаточно мощных электродвигателя, общая мощность которых составила 67 лошадиных сил. Установив данный рекорд, компания Женатце, которая выпускала грузовики и легковые автомобили на электродвигателе, доказала свое лидерство в сфере автомобилестроения и привлекла массу клиентов.

Начало XX века

В начале XX века появилась идея о том, чтобы внедрить электродвигатели в сферу пожаротушения. Таким образом, появились автомобили, которые перемещались своим ходом на ограниченные расстояния. Они были достаточно тяжелыми, однако внесли большой вклад в обеспечение безопасности горожан. Первую линию пожарных машин, работающих от аккумуляторов, выпустила компания «Юстус Кристиан Браун» в Германии в 1901 году.

Наиболее крупными компаниями, которые производили электрокары и электроэкипажи, были «Бейкер Мотор Винкл Компани» (США), «Жанго» (Франция), «Берсей» (Великобритания), «Лорнер» (Австралия). На американском рынке соотношение производимых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и работающих на электричестве говорила о широкой популяризации последних. Так в первые годы XX века из 2,5 тысяч выпущенных автомашин 1,5 тысячи были оснащены электродвигателем.

Одним из наиболее известных в США и мире стал экипаж Вуда, который свидетельствовал о немалом прорыве в области электродвигателей. Данный транспорт обеспечивал стабильную скорость в 14 миль/ч с запасом до 18 миль/ч. Его оценивали в 2 тыс. долларов США, что в то время было колоссальной суммой для многих американцев. Со временем к 1916 году появился и также прославился автомобиль Вуда, который был настоящим гибридом и мог работать на электродвигателе и двигателе внутреннего сгорания.

Временный закат электроавтомобилестроения и его причины

На стыке XIX и XX веков конкурировали между собой электромобили, а также автомобили, работающие на пару и от двигателя внутреннего сгорания. Паровые авто были достаточно экономичными с точки зрения капиталовложений, однако несли неудобства в зимний период времени. Чтобы завести такую машину в минусовую температуру, требовалось потратить полчаса, а иногда и целый час времени. К тому же, паровые автомобили не могли вмещать достаточный объем топлива, т.е. воды, чтобы конкурировать по дальности езды. В связи с этим наиболее острая конкуренция началась между автомобилестроителями, которые выпускали авто, работающие на электричестве и горючем топливе.

Средняя стоимость электрокара в начале XX века составляла 1000 американских долларов. Однако, спросом среди богачей пользовались и машины, украшенные дорогими и эксклюзивными элементами. Цена такого электромобиля могла достигать 3000 долларов США.

1912 год можно считать наиболее успешным с точки зрения массового выпуска электромобилей. Однако вскоре мода на них иссякла и в 1920-х годах их производство в мире заметно сократилось. Если в начале 1900-х годов доля электромобилей из всего самоходного транспорта составляла около 50 %, то к 1920-м она уменьшилась до 1 %.

Дело в том, что использующиеся на тот момент электрокары были достаточно медлительны. Это удовлетворяло условия пассажирских перевозок до того момента, пока не были построены более качественные дороги. С улучшением качества дорог появилась возможность ездить на большей скорости, которую тогда не могли выдать электродвигатели. Неудобства доставляло также то, что электромобили начала XX века были тяжелыми и заводились с помощью специальной ручки. Куда проще было завести авто, работающее на бензине и имеющее электростартер. В связи с этим, мир на несколько десятков лет практически забыл о данном виде транспорта.

Другой очень весомой причиной стало давление со стороны владельцев нефтедобывающих установок. Оно стало возможным благодаря открытию нескольких крупных месторождений нефти и резкому падению цен на горючее топливо. К 1912 году Генри Форд, выпускающий линию известных на весь мир автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, сосредоточился на их массовом производстве. Это позволило ему значительно понизить цену своих машин. По стоимости электромобили не шли с ними ни в какое сравнение. Например, родстер с электродвигателем стоил на тот момент 1750 долларов США, а ни в чем не уступающий форд с двигателем внутреннего сгорания можно было приобрести за 650 долларов.

В 1916 году компанию Бейкера поглотила «Оуэн Магнетик», которая занималась созданием автомобилей, работающих на бензине. К этому времени по всему миру с компаниями, выпускающими электрокары, наблюдалась та же тенденция. Они продавались и переоборудовались на производство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.

Одна из наиболее известных американских компаний Detroit Electric, которая начала производство электромобилей в 1907 году, в лучшие годы выпускала до 2000 экземпляров в год. Однако, со временем количество заказчиков резко сократилось и к 1940-м годам выпуск данных авто стал символическим. Выпуск был остановлен в 1942 году.

Возрождение электромобилей

1960-е годы стали этапов возрождения сферы машиностроения, основанного на электродвигателях. Первой причиной тому явилась сильная загрязненность городов, которая стала заметна, как только спала озабоченность людей Второй Мировой Войной. Здоровье городского населения сильно подрывалось из-за загазованности.

Затем, цены на нефть резко вырасли, что сказалось на стоимости производства автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Это побудило производителей вновь обратиться к электромобилестоению.

Возрождения данной отрасли началось с выпуска автомобиля Henney Kilowatt, которым занималась компания National Union Electric Company. В 1959-1960 годах этот автомобиль был усовершенствован. Его скорость выросла с 64 до 97 км/ч, а дальность пробега на одном заряде аккумулятора с 64 до 97 километров.

Соединенные Штаты стали главным двигателем прогресса в области производства автомобилей с электродвигателем. В 1960-1970-х годах компании Sebrin-Vanguard и Elcar Corporation занимали лидирующие позиции в данной отрасли. Они специализировались на выпуске небольших двухместных электромобилей для передвижений по городу на расстояние в среднем до 80 км.

В 1970-х годах американская фирма Battronic выпустила 20 единиц городских автобусов, работающих на электротяге. А в 1975 году American Motor Company продала 350 электроджипов почтовой компании США.

Электромобили 90-х годов

В 1990-х годах отрасль электромобилестроения стала набирать обороты за счет того, что некоторые из стран ввели жесткие ограничения на использование авто, выделяющих выхлопные газы. Штат Калифорния стал первым в США, где вступило в силу постановление об увеличении количества экологически чистых автомобилей до 2 %, а к 2003-му году их количество должно было составлять не менее 10 % от общего числа автотранспорта штата.

В это время был разработан прекрасный спортивный автомобиль с открытым верхом, который завладел сердцами многих. Renaissance Tropica выдавал до 100 км/ч и мог без подзарядки проехать до 130 километров.

Электромобили XXI века

С этого момента известнейшие автостроительные компании направили и ускорили свои разработки в сфере экологически чистого автотранспорта. В частности к этому прибегли концерны Ford, Toyota, General Motors, Honda и другие. Лидирующую позицию с 1997 года заняла компания Toyota. Ее наиболее популярной моделью стала Prius. На сегодняшний день выпущена не одна сотня этих авто.

Сегодня рынок электромобилей насчитывает несколько десятков моделей различных марок. Лидирующую позицию занимает компания Nissan со своим электромобилем модели Leaf. Этот электрокар имеет долю на общемировом рынке более 25 % и продолжает устанавливать рекорды по продажам в разных странах пятый год подряд.

Первый электромобиль TWIKE

Сожержание:

Сложная штука – наша жизнь: порой мечта о покупке красивого джипа сбывается, когда человек достиг уже солидного возраста, и теперь вправе разъезжать по городу, поглядывая свысока на водителей более скромных машин, тем более мотоциклов и велосипедов. Но, достигнув заветной мечты, он в скором времени вдруг понимает, что очень сложно ездить на хорошем и престижном джипе в городских пробках. Поэтому, приходится ему, скрипя сердце, пересаживаться в авто более скромное, которое помельче, но пошустрее, да к тому же не загрязняет воздух. И выбирает он электромобиль.

Как ни странно, но электромобили на дорогах появились раньше, чем машины с ДВС. Роберт Дэвидсон катался на транспортном средстве, использующем серную кислоту и погруженные в нее электроды, еще в 1842 году. После этой попытки создания электрического двигателя, их было немало — удачных и не очень. В результате к началу двадцатого века на соотношение их и бензиновых выглядело как 1585 к 936. И, если спустя двенадцать лет электромобилей в Америке насчитывали десять тысяч, то сегодня эта цифра (в мировом масштабе) выросла до полумиллиона.

Причина в том, что это средство передвижения – идеальный вариант. Первый электромобиль бесшумен, не портит экологию, он красив и комфортен, надежен и быстр, двигатель можно монтировать прямо в колеса. Несмотря на то, что на протяжении очень длительного времени он не мог забрать первенство у авто с ДВС, сегодня, наконец, пробил его час. Уже никто не сомневается, что, как только технологии позволят иметь более эффективные аккумуляторные батареи, победа электромобилей станет полной. Пока же, использование свинцовых батарей – дешевых, но очень тяжелых, и литий-ионных – легких, но слишком дорогих, тормозит начавшийся процесс.

Но, все-таки, электрические авто ездят уже сегодня и, без сомнения, их число будет только увеличиваться.

Первый электромобиль Англии

Первый электроамобиль появился в Лондоне, по улицам которого сегодня бегают уже сотни Smart, построенных местной компанией Zytek. Ими движет мотор, вес которого всего 70 кг, и никель-кальций-хлоридная батарея, заряда которой хватает всего на 110 километров пробега. И этого в принципе хватает для дневной поездки по городу. Восстановить энергию можно от обычной розетки за 2-3 часа. Вполне достойная максимальная скорость у этой малютки – 120 км/час (при разрешенных в английской столице пятидесяти). Разгон тоже приличный – 6,5 секунд, и машина набирает «сотню». Будущих клиентов привлечь могут два основных преимуществ Смартов – экономия в три раза: стоимость километра пробега такого авто в три раза меньше, чем у бензинового аналога. Кроме того, на таких машинах можно беспрепятственно въезжать в центр города, бесплатно парковаться и пр.

Швейцарские первые электромобили

Первый электромобиль Швейцарии Twingo Quickshift Elettrica

Первый электромобиль Швейцарии Panda Elettrica

Видео: Демонстрация первого Швейцарского электромобиля Panda Elettrica

Переместившись на континент, прежде всего, нужно вспомнить о стране, где любят и ценят электромобили более всего – Швейцарию. Здесь можно приобрести не очень дорого такие игрушки для взрослых, как Twingo Quickshift Elettrica и Panda Elettrica, покупка которых обойдется соответственно в 32 и 25 тысяч долларов.

Машины эти побольше чем Smart, а их батареи весят примерно сто шестьдесят килограммов, обеспечивая практически идентичные характеристики: разгон до пятидесяти километров в час составляет шесть-семь секунд, пробег — 130 км без подзарядки. Прежнюю систему обогрева салона позволило сохранить то, что, как и в бензиновой версии, электродвигатель машины охлаждается антифризом. Но, в этой стране есть и другие авто, как говорят, на любителя — Twike III. Его никель-кадмиевая батарея обеспечивает покрытие 90 км и максимальную скорость 85 км/час. Но у авто есть еще и педали, с помощью которой обладатели лишних килограммов могут их легко сбросить. Вес трехколесного тренажера для двух человек всего 294 кг. Стоит же он 15 тысяч долларов. Оригинальная конструкция, а за оригинальность нужно платить!

Особенно одержимы идеей экологии американцы, и больше те, что проживают в солнечной Калифорнии. Поэтому странно было бы на калифорнийских хайвеях не встретить электромобили. Прежде всего, пикап Ford Ranger EV, на котором развозят корм животным в зоопарке.

Самый быстрый двухместный электроавтомобиль

Путь в сто семьдесят километров Форду позволяет преодолевать никель — металлогидридная батарея, восстанавливающаяся за двадцать минут до 80%.

Понятно, что Пикап – банальность. Но этого не скажешь о Tango – удивительной машине, выпускаемой концерном Commuter Cars Corporation.

Его по праву считают самым быстрым городским транспортом, ведь максимальная скорость, которую он может развивать, составляет 240 км/час. Хотя, глядя на его внешность, в это трудно поверить. До сотни разгоняется он за четыре секунды. Слабым местом можно назвать пробег – до 130 километров. Заправить электромобиль можно за три часа (от розетки бытовой сети) и за десять минут, используя зарядные станции. Батареи автомобиля — свинцовые, но продвинутой гелевой конструкции. Именно они являются ключом к быстроходности, поскольку размещаются под подом, «опуская» цент тяжести и желая двухместный электрический болид устойчивым как карт.

Заказать это чудо авто, которое поставляется в виде «конструктора для взрослых», например, на сайте www.commutercars.com .

Какие автомобили выпускают японцы

Следующим пунктом виртуального путешествия является Япония, на одном из островов которой проходят регулярно ралли электромобилей. На них Mitsubishi десять лет назад представила электрический автомобиль, собранный по технологии MIEV (мотор размещен в колесах). Энергию запасает литий-ионная батарея, емкость которой достигает 2280 А-ч. При небольшой массе (1590 кг) скорость авто 180 км/ч, а запас хода — 250 км.

Один из первых электромобилей Японии Mitsubishi Colt EV MIEV ‘2005

В арсенале компании имеется и авто попроще — Colt EV с аналогичным радиусом действия. Помимо Mitsubishi встретить на островах можно Nissan Altima EV, Honda-EV Plus, Toyota RAV-4EV , стоимость которых лежит в пределах 45-50 тысяч американских долларов.

Видео: Обзор первый элетромобиль в Калифорнии

Нельзя не упомянуть о фантастическом авто ZAP (США, Калифорния), собранный на базе Lotus APX. Мощность этого семиместного авто с мотор-колесами – 644 лошадиных силы. Помимо литий-ионной батареи, у автомобиля буферный суперконденсатор, который обеспечивает неимоверные пиковые токи. Кроме этого, фантастический у него и покрываемый без подзарядки путь – 560 км. Ко всему, его стоимость всего в 60 тысяч долларов несравнима с той, которую просят за Tesla Roadster (почти сто тысяч долларов).