Особенности эксплуатации электромобилей в России

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ В РОССИИ

Бондарь Е.С.¹, Полосухина М.В. ², Щеголева Н.В.³

¹Студентка кафедры «Транспортное строительство», Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

²Студентка кафедры «Транспортное строительство», Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

³Кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспортное строительство», Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Техническая эволюция автомобилестроения постоянно шагает вперед, стремясь сделать автомобили более экологичными, комфортными и менее шумными. Автоконцерны находят все новые и новые решения. Одно из таких - электрическое питание автомобиля. Электрокары понемногу начинают делать первые шаги к завоеванию аудитории. Основными проблемами электроавтомобилей можно назвать: высокая себестоимость, слабая инфраструктура зарядочных станций и т.д.

Ключевые слова: электромобиль, двигатель, аккумулятор, батарея, электрокар, зарядное устройство, инфраструктура.

электромобиль себестоимость инфраструктура зарядочный

The technical evolution of the automobile industry is constantly striding forward, striving to make cars more environmentally friendly, comfortable and less noisy. Automakers are finding new solutions. One such is the electric power supply of the car. Electric cars are gradually starting to take the first steps towards winning the audience. The main problems of electric cars can be called: high prime cost, weak infrastructure of charging stations, etc.

Keywords: electric car, engine, battery, battery, electric car, charger, infrastructure

Современный мир давно пытается решить одну из глобальных проблем: загрязнение окружающей среды. В России на 1000 человек приходится 227 автомобилей. Автомобильный транспорт является источником негативного воздействия с долей загрязнения воздуха 70-90%, а также создает много шума и дыма. С 19-го века началась первая разработка электромобиля и увенчалась успехом в 2008 году, создав электромобиль Tesla. В октябре 2011 года Россия начала продавать первый электрический автомобиль - Mitsubishi i-MiEV. В первые месяцы был продан 41 электромобиль. 22 августа 2015 года компания White Square Motors при поддержке государства запустила проект российского серийного электромобиля SONA RR100. Представленный образец мы сможем увидеть на дорогах уже в 2018 году [1].

Электромобиль - это автомобиль, который приводится в действие одним или несколькими электродвигателями, которые работают от автономного источника электроэнергии (батареи, топливные элементы и т. д.), а не двигателем внутреннего сгорания.

Для начала рассмотрим преимущества по сравнению с двигателем внутреннего сгорания:

1. Высокая экологичность из-за отсутствия использования топлива, антифризов, трансмиссионных и моторных масел.

2. Простота обслуживания как следствие просты конструкции. Простота электродвигателя и трансмиссии, наличие автоматической коробки передач, легкость в управлении, высокая надежность и долговечность кузова электромобиля (до 20-25 лет) по сравнению с обычным автомобилем.

3. Низкая пожароопасность и взрывоопасность при аварии [3].

4. Подзарядка от бытовой электрической сети (розетки).

5. Меньше шума за счёт отсутствия большего количества движущихся частей и механических передач по сравнению с ДВС.

6. Высокая плавность хода.

7. Возможность подзаряжать аккумулятор от солнечной энергии (во время движения и простоя автомобиля).

8. Торможения электродвигателем без использования механических тормозов, в результате чего будет отсутствовать трение и износ тормозов.

9. Упрощенная реализация полного привода и торможения путем использования схемы «мотор-колесо», которая позволяет, среди прочего, реализовывать систему одновременного вращения всех четырех колес, вплоть до перпендикулярного положения, что упрощает парковку электромобиля [4].

Негативные свойства:

· Аккумулятор электромобиля

Эволюция аккумуляторов так и не достигла характеристик, которые позволили бы электромобилю конкурировать на равных с автомобилем с точки зрения запаса хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Проблема заключается в производстве и утилизации батарей, в которых содержатся вредные компоненты (например, свинец или литий) и кислоты, а также их высокая стоимость материала и дороговизна обслуживания.

· Малый пробег без подзарядки, то есть, «привязка к розетке»

На данный момент средний пробег электромобиля в идеальных условиях без подзарядки составляет 140-170 километров. Почти не учитывается потребление энергии бортовых устройств: фары, климат-контроль, акустика, другие потребители электроэнергии. В холодную погоду большая часть электроэнергии будет потрачена поддержание комфортной температуры салона для водителя, потому что система охлаждения, которая давала бы тепло для этих целей отсутствует. Фактически, пробег электромобиля без подзарядки в худших условиях может составлять 80-90 км.

Другим конструктивным решением является установка ДВС небольшой мощности, который будет работать в режиме генератора. По такому пути пошли GM в своем Chevrolet Volt и BMW в BMW i3. В Chevrolet Volt генерирующий двигатель начинает работать, когда скорость превышает 140 км/час, что позволяет ускорить его до 190 км. При наличии аккумулятора небольшой емкости (на 60 км пробега) и небольшим весом, при 45 литровом баке, заправленном бензином, он может проехать без дозарядки и дозаправки уже 1000 км. Результаты BMW скромнее, но 400 км для небольшого автомобиля для 4 пассажиров по-прежнему впечатляют. Разработки в области аккумулирования не стоят на месте, достаточно вспомнить первые мобильные телефоны 90-х годов, с огромными тяжелыми аккумуляторами, которые способны были работать 4 часа [5].

· Отсутствие инфраструктуры

Реальная проблема - это место для зарядки электромобиля. Дома, в гараже это не проблема, но есть так же еще и общественные парковки и парковки у мест работы. В этой области инфраструктуры также предпринимаются огромные усилия, в Европе и Америке многие владельцы предприятий начали устанавливать зарядные станции на стоянках для сотрудников. Проблема развития инфраструктуры скорее экономическая, чем технологическая. В то время как нет большого парка потребителей услуг зарядки (количество электрокаров в эксплуатации), инвесторы не хотят вкладывать средства, вследствие чего объем продаж электромобилей растет медленнее [6].

· Обслуживание автомобиля

При использовании электродвигателя в качестве тягового необходимо тщательное обслуживание (в частности, проверка щёток коллектора).

· Высокая стоимость

Так же недостатком электромобилей является его высокая стоимость. Чем экономичнее «гибрид», тем выше его стоимость. Поэтому на данный момент электромобили относятся к сегменту бизнес-класса и люкс [7].

Анализируя вышеизложенное, очевидно, что ни человечество, ни Россия в частности, не готовы на данный момент отказаться от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания в пользу электромобилей. В то же время шаги к внедрению электромобилей в повседневную жизнь уже сделаны. Ежедневно на дорогах будет появляться большее количество электроавтомобилей.

В России ситуация с электрокарами обстоит хуже, чем за рубежом. Такие автомобили достаточно дороги. Также, учитывая особенность экспорта нефтяных продуктов - бензин можно назвать важнейшей экономической доходной средой для России, поэтому стимуляция введения электроавтомобилей нельзя назвать выгодной. Однако, некоторые предпосылки уже созданы. В крупных городах России уже активно устанавливаются зарядные станции, чтобы решить одну из глобальных проблем электрокаров [2]. Рассмотрим ЗС (зарядные станции) подробнее. Первая в Москве станция быстрого заряда электромобилей была установлена на 2-й Миусской улице. На рисунке 1 представлена карта распределительной сети станций в Москве.

Рис. 1. Карта распределительной сети зарядных станций для электромобилей

Существуют 2 типа заряда: быстрый и медленный.

Сравнение быстрого и медленного заряда

Рассмотрим технические особенности технической зарядной станции ЗСЭ-140-400.

Функции зарядной станции ЗСЭ-140-400:

- управление зарядом производится в автоматическом и ручном режиме с использованием системы мониторинга состояния аккумуляторов BMS. Зарядная станция имеет защиту от перенапряжений, защиты по току и напряжению заряда, по температуре и от неправильной полярности включения [10].

Функции управления зарядом:

- установка выходных значений тока и напряжения заряда;

- выбор способа зарядки (по времени, по количеству затраченной на заряд электроэнергии, на определенную сумму оплаты, до полной емкости);

- выбор времени включения/выключения заряда - управление зарядкой (включение/отключение);

- индикатор хода зарядки (напряжение, ток, время окончания заряда);

- индикация неисправности узлов;

- выбор способа оплаты [10].

Рис. 2. Технические характеристики зарядной станции ЗСЭ-140-400

Конструктивные особенности:

Станция ЗСЭ-140-400 состоит из трех частей

- защитный шкаф ШЗ-ЗСЭ, в котором размещается быстродействующий DC-выключатель и двухполюсный разъединитель с приводом от двигателя, габаритные размеры корпуса составляют 400 Ч 2000 Ч 600 мм

- инвертор ИНВ-ЗСЭ-140-400, который преобразует напряжение с шин постоянного тока тяговой подстанции в заданное зарядное напряжение, обеспечивает защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходе зарядной станции. Инвертор имеет модульную конструкцию и состоит из 14 инверторов малой мощности (ПНР -160М(400В/10А), работающих параллельно. На выходе инвертора установлен двухполюсный разъединитель с приводом. Габаритные размеры шкафа 800Ч2000Ч800 мм.

- зарядный терминал с «пистолетом» - силовым разъемом для подключения к электробусу и к цепям контроля зарядом BMS [9].

Рис. 3. Схема работы зарядных станций для электромобилей

Рис. 4. Зарядный терминал

Также кроме зарядных станций работают автомобили техпомощи, которые имеют предварительно заряженные генераторы. Такие автомобили должны приезжать в течение 15-40 минут после вызова. Эта удобная сервисная функция помогает владельцам электромобилей в случае отсутствия поблизости зарядных станций [10].

В городе Саратов основными местами для размещения зарядных станций для электромобилей можно считать:

1. ТЦ «Happy Молл»

2. ТЦ «Тау Галерея»

3. Саравтовокзал

4. Речной вокзал г. Саратов

5. ТЦ «Оранжевый»

6. ТЦ «Ситимолл»

Рис. 5. Варианты размещения зарядных станций в городе Саратов

Подводя итоги, можно сказать, что электромобили являются серьезными конкурентами на мировом рынке, что со временем повлияет на концепцию автомобильного рынка и экономики, как в России, так и в зарубежных странах. Но в настоящее время переход к серийному выпуску электромобилей затруднителен в связи с факторами, ограничивающими спрос. В перспективе по оценкам экспертов к 2020 году доля электромобилей в развитых странах будет составлять 10-20 % от всего нового автопарка. Более того, к концу десятилетия стоимость батарей, используемых в электромобилях, снизится на 45 %, а стоимость самих машин на 30-40 %. В настоящее время инвестиционный фонд Enerfund вложил 50 млн. долларов в Российские разработки по созданию зарядной инфраструктуры, благодаря чему уже в 2017 году на территории России появятся около 2500 зарядных станций, способные зарядить электромобиль за 10-15 минут [11].

Список литературы

1. Экологическая эффективность электромобиля. - Сайт магазина электромобилей «ЭКОДРОМ.РФ». - [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://xn--d1alhgbl1g.xn--p1ai/blog/ekologicheskaya-effektivnost-elektromobilya

2. Будущее в настоящем: Россия развивает производство электромобилей. - Политическая Россия. Общественно-политический интернет-журнал. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://politrussia.com/ekonomika/elektromobili-budushchee-v-398/

3. Перспективы гибридного автомобиля [Электронный ресурс]. URL: http://www.metallopt.ru/test/39229 (дата обращения: 17.10.2017)

4. Автомобили на батарейках. - 23.10.2017. -Журнал «InfoCity». - [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.infocity.az/2013/10/ %D0 %90 %D0 %B2 %D1 %82 %D0 %BE %D0 %BC %D0 %BE %D0 %B1 %D0 %B8 %D0 %BB %D0 %B8- %D0 %BD %D0 %B0- %D0 %B1 %D0 %B0 %D1 %82 %D0 %B0 %D1 %80 %D0 %B5 %D0 %B9 %D0 %BA %D0 %B0 %D1 %85/

5. Электромобили. Новости. - Первый электромобильный портал. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://autotesla.com/category/uncategorized/

6. Будущее в настоящем: Россия развивает производство электромобилей. - Политическая Россия. Общественно-политический интернет-журнал. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://politrussia.com/ekonomika/elektromobili-budushchee-v-398/

1. 7. Проблемы электромобилей: настоящее и будущее. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://izobretatelrossii.ru/poleznaja-informacija/problemy-yelektromobilei-nastojaschee-i-.html

8. Электромобили - автомобили будущего? [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://m.carobka.ru/publications/articles/34036/

9. Перспективы развития электромобилей и автомобилей-гибридов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-razvitiya-elektromobiley-i-avtomobiley-gibridov

10. В России будут выпускать зарядные станции для электромобилей. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://auto.vesti.ru/news/show/news_id/679012/

11. Бензиновые авто скоро заменят электрокарами. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://top.rbc.ru/economics/27/09/2012/671560.shtml

Размещено на Allbest.ru