Электромобиль

редактировать
Автомобиль приводится в движение электродвигателем, использующим энергию аккумуляторов

Современные полностью электрические автомобили
Nissan Leaf
Renault Zoe
BMW i3 заряжается на улице
Tesla Model 3
Jaguar I-Pace

электромобиль - это автомобиль, который приводится в движение одним или несколькими электродвигателями, используя энергию, запасенную в аккумуляторных батареях. Первые практичные электромобили были произведены в 1880-х годах. По сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания электромобили более тихие, не имеют выбросов выхлопных газов и в целом меньше выбросов . Зарядку электромобиля можно производить на различных зарядных станциях, эти зарядные станции можно устанавливать как в домах, так и в общественных местах.

В некоторых странах правительственные стимулы для подключения к сети -в электромобилях, налоговые льготы, субсидии и другие неденежные льготы. Несколько стран ввели поэтапный отказ от транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, а Калифорния, которая является одним из крупнейших автомобильных рынков, имеет исполнительный приказ о запрете продажи новых автомобилей с бензиновым двигателем к 2035 году.

Tesla Model 3 был самым продаваемым в мире электромобилем (EV) с 2018 по 2019 год и имел максимальный запас хода на электротяге 500 км (310 миль), согласно к EPA. Модель 3 стала самым продаваемым электромобилем в мире к началу 2020 года.

По состоянию на декабрь 2019 года мировой запас легковых электромобилей составлял 4,8 миллиона единиц, что составляет две трети всех подключаемые легковые автомобили в эксплуатации. В 2019 году более половины (54%) мирового парка полностью электрических автомобилей находилось в Китае. Несмотря на наблюдаемый быстрый рост, глобальный запас электромобилей с подзарядкой от сети и подзарядных гибридных автомобилей (PHEV) К концу 2019 года на мировых дорогах приходилось около 1 из каждых 200 автомобилей (0,48%), из которых чисто электрическая составляла 0,32%.

Содержание

  • 1 Терминология
  • 2 История
    • 2.1 Современные электромобили
  • 3 Экономика
    • 3.1 Общая стоимость владения
    • 3.2 Стоимость покупки
    • 3.3 Эксплуатационные расходы
    • 3.4 Стоимость производства
  • 4 Экологические аспекты
  • 5 Производительность
    • 5.1 Разгон и конструкция трансмиссии
  • 6 Энергоэффективность
    • 6.1 Отопление и охлаждение кабины
  • 7 Безопасность
    • 7.1 Риск пожара
    • 7.2 Безопасность автомобиля
  • 8 Органы управления
  • 9 Аккумуляторы
    • 9.1 Диапазон
    • 9.2 Зарядка
      • 9.2.1 Опция расширителя диапазона
    • 9.3 Срок службы
    • 9.4 Будущее
  • 10 Патенты на зарядку электромобилей
  • 11 Инфраструктура
    • 11.1 Зарядная станция
      • 11.1.1 Разъемы
    • 11.2 От транспортного средства к электросети: загрузка и буферизация сети
  • 12 Доступные в настоящее время электромобили
    • 12.1 Возможность использования автомобильных дорог
    • 12.2 Модернизированные электромобили
    • 12.3 Электромобили по странам
  • 13 Государственная политика и стимулы
  • 14 Планы по разработке электромобилей от крупных производителей
  • 15 Психологические барьеры для принятия
    • 15.1 Беспокойство о дальности действия
    • 15.2 Проблемы, связанные с идентичностью
  • 16 См. Также
  • 17 Ссылки
  • 18 Внешние ссылки

Терминология

Диаграмма Венна для электромобилей Лунные передвижные аппараты НАСА работали от батарей Схема BEV

Электромобили - разновидность электромобилей (EV). Термин «электромобиль» относится к любому транспортному средству, которое использует электродвигатели для приведения в движение, в то время как «электромобиль» обычно относится к автомобилям , способным работать по шоссе,, работающим от электричества. Низкоскоростные электромобили, классифицируемые как NEV в США и как электрические моторизованные квадрициклы в Европе, представляют собой подключаемые к электросети микрокары или городские автомобили <530.>с ограничениями по весу, мощности и максимальной скорости, которые разрешены для движения по дорогам общего пользования и городским улицам до определенного объявленного ограничения скорости, которое зависит от страны.

Хотя источник энергии электромобиля явно не является бортовой батареей, электромобили с двигателями, приводимыми в действие другими источниками энергии, обычно называют другим именем. Электромобиль, на котором установлены солнечные панели для питания, является солнечным автомобилем, а электромобиль, работающий от бензинового генератора, представляет собой разновидность гибридного автомобиля. Таким образом, электромобиль, который получает энергию от бортового аккумуляторного блока, представляет собой форму аккумуляторного электромобиля (BEV). Чаще всего термин «электромобиль» используется для обозначения аккумуляторных электромобилей, но может также относиться к подключаемым гибридным электромобилям (PHEV).

История

Личный электромобиль Гюстава Труве (1881), первый в мире полномасштабный электромобиль, который был публично представлен Ранний электромобиль, построенный Томасом Паркером, фото из 1895 г. "La Jamais Contente ", 1899 General Motors EV1, один из автомобилей, представленных Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (CARB), имел запас хода 260 км (160 миль) с NiMH батареями в 1999 г. Tesla Roadster помог вдохновить современное поколение электромобилей.

Первые практические электромобили были произведены в 1880-х годах. Электромобили были популярны в конце 19-го и начале 20-го веков, до достижений в двигателях внутреннего сгорания, электростартерах в частности, и массовом производстве более дешевых бензиновых (бензин) и дизельных автомобилей привело к сокращению использования электромобилей. Достижения в двигателях внутреннего сгорания (ICE) в фи Первое десятилетие 20-го века уменьшило относительные преимущества электромобилей. Их более быстрая заправка и более низкие производственные затраты сделали их более популярными. Однако решающим моментом стало появление в 1912 году электрического стартера , который заменил другие, часто трудоемкие, методы запуска ДВС, такие как ручной запуск.

. В ноябре 1881, Гюстав Труве представил электромобиль на Международной выставке электричества в Париже.

. В 1884 году, за 20 лет до появления Ford Model T, Томас Паркер построил практический серийный электромобиль в Вулверхэмптоне, используя специально разработанные перезаряжаемые батареи большой емкости, хотя единственная документация - это фотография 1895 года (см. Ниже). Flocken Elektrowagen 1888 года был разработан немецким изобретателем Андреасом Флокеном и считается первым настоящим электромобилем. В конце XIX - начале XX века электромобили были одними из предпочтительных методов привода в движение автомобилей, обеспечивая такой уровень комфорта и простоты в эксплуатации, которого не могли достичь бензиновые автомобили того времени. Пик парка электромобилей составил около 30 000 автомобилей на рубеже 20-го века.

В 1897 году электромобили нашли свое первое коммерческое использование в качестве такси в Великобритании и США. В Лондоне электрические кабины Уолтера Берси были первыми самоходными автомобилями, которые можно было взять напрокат в то время, когда такси были запряжены лошадьми. В Нью-Йорке флот из двенадцати пассажирских такси и одной кареты, основанный на конструкции Electrobat II, был частью проекта, частично финансируемого компанией Electric Storage Battery Company из Филадельфии. В течение 20 века основными производителями электромобилей в США были Anthony Electric, Baker, Columbia, Anderson, Edison, Riker, Milburn, Bailey Electric, Detroit Electric и другие. В отличие от автомобилей с бензиновым двигателем, электрические были менее шумными и не требовали переключения передач.

Шесть электромобилей установили рекорд наземной скорости . Последней из них была ракета La Jamais Contente, управляемая Камиллой Дженатзи, которая преодолела барьер скорости 100 км / ч (62 миль / ч), достигнув максимальной скорости 105,88 км / ч (65,79 миль / ч) 29 апреля 1899 года.

С 2008 года произошло возрождение производства электромобилей благодаря достижениям в области аккумуляторных батарей и стремлению сократить выбросы парниковых газов и улучшить город качество воздуха.

Современные электромобили

Появление технологии металл-оксид-полупроводник (МОП) привело к развитию современных электромобилей. MOSFET (полевой МОП-транзистор или МОП-транзистор), изобретенный Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 г. привела к разработке силового полевого МОП-транзистора компанией Hitachi в 1969 году и одинарного чипа микропроцессора компанией Федерико Фаггин, Марсиан Хофф, Масатоши Шима и Стэнли Мазор в Intel в 1971 году. Мощный MOSFET и микроконтроллер, тип однокристального микропроцессора, привел к значительному прогрессу в технологии электромобилей. MOSFET преобразователи мощности позволяли работать на гораздо более высоких частотах переключения, упрощали управление, снижали потери мощности и значительно снижали цены, в то время как однокристальные микроконтроллеры могли управлять всеми аспектами управления приводом и обладали мощностью для управление батареей. Еще одна важная технология, которая сделала возможным использование современных электромобилей, способных работать на шоссе, - это литий-ионный аккумулятор, изобретенный Джоном Гуденафом, Рашидом Язами и Акирой Йошино в 1980-х годах, который отвечал за разработку электромобилей, способных путешествовать на большие расстояния.

В начале 1990-х годов CARB начал продвижение более экономичных автомобилей с низким уровнем выбросов, с конечной целью является переход на автомобили с нулевым уровнем выбросов, такие как электромобили. В ответ автопроизводители разработали электрические модели, в том числе пикап Chrysler TEVan, Ford Ranger EV, пикап GM EV1 и S10 EV., Honda EV Plus хэтчбек, Nissan Altra EV минивэн и Toyota RAV4 EV. И US Electricar, и Solectria при поддержке GM, Hughes и Delco производили электромобили с геотермальным приводом переменного тока. Эти ранние автомобили были в конечном итоге сняты с рынка США.

Калифорния производитель электромобилей Tesla Motors в 2004 году начал разработку того, что впоследствии стало Tesla Roadster (2008), которое был впервые доставлен покупателям в 2008 году. Roadster стал первым полностью электрическим автомобилем, разрешенным для использования на дорогах, в котором использовались литий-ионные батареи элементов, и первым серийным полностью электрическим автомобилем, проехавшим более 320 км (200 миль)) за плату. Mitsubishi i-MiEV, выпущенный в 2009 году в Японии, был первым легальным для шоссе серийным электромобилем, а также первым полностью электрическим автомобилем, проданным более 10 000 единиц, включая модели под маркой в ​​Европе Citroën C-Zero и Peugeot iOn. Рекорд, официально зарегистрированный Книгой рекордов Гиннеса, был достигнут в феврале 2011 года. Спустя несколько месяцев модель Nissan Leaf, выпущенная в 2010 году, превзошла i MiEV как лучший автомобиль за всю историю.

Глобальные продажи Tesla превысили 250 000 единиц в сентябре 2017 года. Альянс Renault – Nissan – Mitsubishi достиг рубежа в 500 000 проданных электромобилей в октябре 2017 года. Tesla продала свои автомобили. 200-тысячная модель S в четвертом квартале 2017 года. В январе 2018 года мировые продажи Leaf превысили 300 000 единиц, что стало рекордом самого продаваемого электромобиля в мире. В октябре 2018 года Tesla представила свою 100-тысячную модель Model 3.

По состоянию на июнь 2019 года Nissan Leaf был признан самым продаваемым электромобилем для шоссе, когда-либо выпускавшимся. по всему миру продано более 400 000 единиц, за которыми следует Tesla Model S с 263 500 единицами по состоянию на декабрь 2018 г., дальность действия которых по рейтингу EPA достигает 243 км (151 миль) и 600 км (370 миль) соответственно. В июле 2019 года американский журнал Motor Trend наградил полностью электрическую Tesla Model S «лучшим автомобилем года».

По состоянию на март 2020 года Tesla Model 3 - это самый продаваемый электромобиль в мире, поставлено более 500 000 единиц. Nissan сообщил о глобальных продажах Leaf в размере 450 000 единиц в январе 2020 года.

Экономика

Общая стоимость владения

По состоянию на 2020 год электромобили дешевле в эксплуатации, чем аналогичные автомобили внутреннего сгорания. автомобилей с двигателем из-за более низких затрат на техническое обслуживание и энергию, но более дорогих для покупки нового.

Чем больше пройденное расстояние в год, тем более вероятно, общая стоимость владения для электрического машина будет меньше, чем у аналогичной машины ДВС. Расстояние безубыточности зависит от страны в зависимости от налогов и субсидий на различные виды энергии и автомобилей, а в некоторых странах оно может варьироваться в зависимости от города, поскольку в разных городах страны взимаются разные сборы за въезд в город на одном и том же типе автомобиля. ; например, британский город Лондон взимает с автомобилей ICE больше, чем Бирмингем.

Стоимость покупки

Несколько национальных и местных органов власти установили стимулы для электромобилей, чтобы снизить закупочную цену. электромобилей и других подключаемых модулей.

При проектировании электромобиля производители могут обнаружить, что при низком уровне производства преобразование существующих платформ может быть дешевле, поскольку стоимость разработки ниже, однако для при более высокой производительности выделенная платформа может быть предпочтительнее для оптимизации конструкции и стоимости. По состоянию на 2020 год аккумулятор для электромобиля составляет более четверти общей стоимости автомобиля. Согласно прогнозам, закупочные цены упадут ниже цен на новые автомобили с ДВС, когда стоимость батарей упадет ниже 100 долларов США за кВтч примерно в середине 2020-х годов.

В некоторых странах популярны лизинг или подписка, в некоторой степени в зависимости от национальных налогов и субсидий., и автомобили в конце аренды расширяют рынок подержанных автомобилей.

Эксплуатационные расходы

Согласно исследованию, проведенному в 2018 году, изучающему только расходы на топливо, средние затраты на заправку электромобиля в Соединенные Штаты стоит 485 долларов в год, в отличие от 1117 долларов на двигатель внутреннего сгорания в год. Ориентировочная стоимость бензина варьировалась от 993 долларов в Алабаме до 1509 долларов на Гавайях. Затраты на электроэнергию варьировались от 372 долларов в Вашингтоне до 1106 долларов на Гавайях.

Стоимость производства

Основным фактором затрат на электромобиль является его аккумулятор. Цена снизилась с 600 евро за кВтч в 2010 году до 170 евро в 2017 году до 100 евро в 2019 году.

Экологические аспекты

Салар де Уюни в Боливии является одним из крупнейших известных запасов лития в мире

Электромобили имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, включая значительное сокращение местного загрязнения воздуха, поскольку они не выделяют прямых выбросов загрязнители, такие как летучие органические соединения, углеводороды, оксид углерода, озон, свинец, и различные оксиды азота.

В зависимости от производственного процесса и источника электричества для зарядки транспортного средства, выбросы могут частично переноситься из городов на транспортные предприятия, производственные предприятия и генерирующие предприятия. Количество выбрасываемого диоксида углерода зависит от выбросов источника электроэнергии и эффективности транспортного средства. Для электроэнергии из сети выбросы существенно различаются в зависимости от вашего региона, наличия возобновляемых источников и эффективности используемой генерации на основе ископаемого топлива. Учитывая средний состав электроэнергии в ЕС, электромобили выбрасывают на 44-56% меньше парниковых газов, чем обычные автомобили. Включение энергоемкого производства аккумуляторов в анализ приводит к уменьшению выбросов парниковых газов на 31-46% по сравнению с обычными автомобилями.

Электромобили выделяют твердые частицы в результате износа шин и тормозов. То же самое и с автомобилями с ДВС. Источники ископаемого топлива (от нефтяной скважины до резервуара) вызывают дальнейший ущерб и использование ресурсов во время процессов добычи и очистки, включая большое количество электроэнергии.

Стоимость установки зарядной инфраструктуры, по оценкам, окупится за счет экономии затрат на здравоохранение менее чем за 3 года.

Согласно исследованию 2020 года, уравновешивающему литий спрос и предложение до конца столетия необходимы хорошие системы утилизации, интеграция транспортных средств с электросетью и снижение потребления лития при транспортировке.

Производительность

Конструкция ускорения и трансмиссии

Rimac Concept One, концепция электрического суперкара, с 2013 года. От 0 до 100 км / ч (62 миль / ч) за 2,5 секунды, 1224 л.с.

Электродвигатели могут обеспечивать высокое отношение мощности к весу, аккумуляторы могут быть предназначены для подачи токов, необходимых для поддержки этих двигателей. Электродвигатели имеют ровную кривую крутящего момента вплоть до нулевой скорости. Для простоты и надежности многие электромобили используют коробки передач с фиксированным передаточным числом и не имеют сцепления.

Многие электромобили имеют более высокое ускорение, чем обычные автомобили внутреннего сгорания, в основном из-за уменьшения потерь на трение в трансмиссии и более быстрого доступного крутящего момента электродвигателя. Однако электромобили (NEV) могут иметь низкое ускорение из-за их относительно слабых двигателей.

Электромобили также могут использовать прямую конфигурацию «двигатель-колесо», которая увеличивает доступную мощность. Наличие двигателей, подключенных непосредственно к каждому колесу, упрощает использование двигателя как для движения, так и для торможения, увеличивая тягу. Электромобили, у которых отсутствует ось, дифференциал или трансмиссия, могут иметь меньшую инерцию трансмиссии.

Например, Venturi Fetish обеспечивает суперкар ускорение, несмотря на относительно скромные 220 кВт (300 л.с.), и максимальную скорость около 160 км / ч (100 миль / ч).). Некоторые электромобили для дрэг-рейсинга с двигателем постоянного тока имеют простую двухскоростную механическую коробку передач для повышения максимальной скорости. Tesla Roadster 2.5 Sport 2008 года может разгоняться от 0 до 97 км / ч (от 0 до 60 миль в час) за 3,7 секунды с двигателем мощностью 215 кВт (288 л.с.). Tesla Model S P100D (производительность / 100 кВт / ч / полный привод) способна разгоняться от 0 до 60 миль в час за 2,28 секунды по цене 140 000 долларов. По состоянию на май 2017 года P100D является вторым по скорости серийным автомобилем из когда-либо построенных, разгоняясь от 0 до 97 км / ч (0–60 миль в час) всего на 0,08 секунды, по сравнению с Porsche 918 Spyder за 847 975 долларов США. Концептуальный электрический суперкар Rimac Concept One утверждает, что он может разогнаться до 0–97 км / ч (0–60 миль в час) за 2,5 секунды. Tesla утверждает, что будущий Tesla Roadster сможет разогнаться до 0–60 миль в час (0–97 км / ч) за 1,9 секунды.

Энергоэффективность

Энергоэффективность электромобилей в городах и других городах автомагистрали в соответствии с DoE.

Двигатели внутреннего сгорания имеют термодинамические пределы эффективности, выраженной как доля энергии, используемой для движения транспортного средства, по сравнению с энергией, производимой при сжигании топлива. Бензиновые двигатели эффективно используют только 15% топливной энергии для перемещения транспортного средства или питания вспомогательного оборудования, а дизельные двигатели могут достигать бортового КПД 20%, в то время как электромобили имеют КПД составляет 69-72% в сравнении с запасенной химической энергией или около 59-62% в сравнении с энергией, необходимой для перезарядки.

Электродвигатели более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, в преобразовании накопленной энергии в приводную транспортное средство. Однако они не одинаково эффективны на всех скоростях. Для этого в некоторых автомобилях со сдвоенными электродвигателями есть один электродвигатель с редуктором, оптимизированным для городских скоростей, и второй электродвигатель с редуктором, оптимизированным для скоростей на шоссе. Электроника выбирает двигатель, который имеет наилучший КПД для текущей скорости и ускорения. Рекуперативное торможение, наиболее распространенное в электромобилях, может восстановить до одной пятой энергии, обычно теряемой при торможении.

Обогрев и охлаждение кабины

В то время как обогрев можно обеспечить с помощью резистивного электрического нагревателя, более высокий КПД и встроенное охлаждение можно получить с помощью реверсивного теплового насоса. Охлаждение PTC-перехода привлекательно и своей простотой - такая система используется, например, в Tesla Roadster 2008 года выпуска.

Чтобы избежать использования части энергии батареи для обогрева и, таким образом, уменьшения запаса хода, некоторые модели позволяют обогревать кабину, когда автомобиль подключен к электросети. Например, Nissan Leaf, Mitsubishi i-MiEV, Renault Zoe и Tesla Model S и 3 можно предварительно нагревать, пока автомобиль подключен к сети.

Некоторые электромобили, например Citroën Berlingo Electrique, используют систему дополнительного обогрева ( например, агрегаты, работающие на бензине, производимые Webasto или Eberspächer), но жертвуют критериями экологичности и нулевых выбросов. Охлаждение салона может быть усилено с помощью солнечных батарей внешних батарей и USB-вентиляторов или охладителей, или путем автоматического пропускания наружного воздуха через автомобиль при парковке. Две модели Toyota Prius 2010 года включают эту функцию в качестве опции.

Безопасность

Испытание на боковой удар модели Tesla Model X

Вопросы безопасности BEV в основном решаются международным стандарт ISO 6469. Этот документ разделен на три части, посвященные конкретным вопросам:

  • Бортовой накопитель электроэнергии, т.е. аккумулятор
  • Средства функциональной безопасности и защиты от сбоев
  • Защита людей от поражения электрическим током

Риск пожара

Как и их аналоги двигателей внутреннего сгорания (ICE), аккумуляторы электромобилей могут загореться после аварии или механической поломки. Произошли инциденты с возгоранием электромобилей, хотя и меньше на милю, чем у автомобилей с ДВС. Первый современный пожар, связанный с ДТП, был зарегистрирован в Китае в мае 2012 года после того, как высокоскоростной автомобиль врезался в такси BYD e6 в Шэньчжэне.

В Соединенных Штатах General Motors провела в нескольких городах программу обучения для пожарные и службы экстренного реагирования, чтобы продемонстрировать, как безопасно отключить трансмиссию Chevrolet Volt и его 12-вольтовую электрическую систему. Система высокого напряжения Volt предназначена для автоматического отключения в случае срабатывания подушки безопасности и обнаружения потери связи с модулем управления подушкой безопасности. GM также предоставила руководство по реагированию на чрезвычайные ситуации для Volt 2011 года для использования аварийно-спасательными службами. В руководстве также описываются методы отключения системы высокого напряжения и указывается информация о зоне разреза. Nissan также опубликовал руководство для служб быстрого реагирования, в котором подробно описаны процедуры обращения с поврежденным Leaf 2011 года на месте аварии, включая отключение высоковольтной системы вручную, а не автоматический процесс, встроенный в системы безопасности автомобиля.

Безопасность транспортного средства

Вес самих аккумуляторов обычно делает электромобиль тяжелее, чем сопоставимый бензиновый автомобиль; при столкновении пассажиры тяжелого транспортного средства в среднем получают меньше и менее серьезные травмы, чем пассажиры. легкового автомобиля; следовательно, дополнительный вес приносит пользу безопасности (пассажиру). В зависимости от того, где находится аккумулятор, он может снизить центр тяжести, повысить устойчивость движения и снизить риск аварии из-за потери управления. ДТП с автомобилем массой 2000 фунтов (900 кг) в среднем причинит примерно на 50% больше травм пассажирам, чем транспортное средство массой 3000 фунтов (1400 кг).

Некоторые электромобили используют шины с низким сопротивлением качению., которые обычно обеспечивают меньшее сцепление с дорогой, чем обычные шины. Страховой институт дорожной безопасности в Америке осудил использование низкоскоростных транспортных средств и «мини-грузовиков», называемых NEV, приводимых в движение электродвигателями, на дорогах общего пользования. Помня об этом, нескольким компаниям (Tesla Motors, BMW и Uniti ) удалось сохранить легкость кузова, но при этом сделать его очень прочным.

Органы управления

По состоянию на 2018 год большинство электромобилей имеют такие же органы управления движением, что и автомобиль с обычной автоматической коробкой передач. Даже несмотря на то, что двигатель может быть постоянно соединен с колесами через шестерню с фиксированным передаточным числом и не может присутствовать парковочная защелка , режимы «P» и «N» часто по-прежнему предусмотрены на селекторе. В этом случае двигатель отключен в «N», и электрический ручной тормоз обеспечивает режим «P».

В некоторых автомобилях двигатель будет вращаться медленно, чтобы обеспечить небольшое проскальзывание в точке «D», аналогично традиционному автомату.

Когда ускоритель двигателя внутреннего сгорания отпускается, он может замедляться на торможение двигателем в зависимости от типа трансмиссии и режима. Электромобили обычно оснащены рекуперативным торможением, которое имитирует знакомую реакцию замедления транспортного средства, а также в некоторой степени подзаряжает аккумулятор. Системы рекуперативного торможения также сокращают использование обычных тормозов аналогично торможению двигателем в автомобиле внутреннего сгорания, уменьшая износ тормозов и затраты на техническое обслуживание.

Батареи

Прототипы литий-ионных полимерных батарей 50 ватт-час / килограмм . Более новые литий-ионные элементы могут обеспечивать до 130 Вт · ч / кг и выдерживать тысячи циклов зарядки.

Литиевые батареи часто используются из-за их высокой мощности и плотности энергии, хотя их производительность медленно ухудшается, пока она не станет недостаточной. для автомобиля, но могут быть удалены и повторно использованы для менее требовательных целей, таких как силовые стены. Другие типы батарей, такие как никель-металлгидридные (NiMH), которые имеют более низкое соотношение мощности к весу, чем литий-ионные, но дешевле. В настоящее время разрабатываются батареи с различным химическим составом, такие как воздушно-цинковые батареи, которые могут быть намного легче.

Диапазон

Сравнение диапазона EPA для электромобилей модельного года 2020 года с рейтингом до января 2020 года. Evolution линейки новых моделей полностью электрических автомобилей NIO ES8 имеет сменный аккумулятор

Диапазон электромобилей зависит от количества и типа используемых аккумуляторов, а также, как и у всех транспортных средств, от веса и типа транспортных средств, требований к характеристикам и погодных условий.

Заявленный диапазон производства электромобилей в 2017 году варьировался от 100 км (60 миль) (Renault Twizy ) до 540 км (340 миль) (Tesla Model S 100D). Испытания на пробег в реальных условиях, проведенные What Car в начале 2019 года, показали, что максимальный запас хода в реальном мире составил 417 км (259 миль) (Hyundai Kona ).

Большинство электромобилей оснащены отображение ожидаемого диапазона. При этом может учитываться множество факторов, связанных с использованием транспортного средства и питанием от аккумулятора. Однако, поскольку факторы могут изменяться в зависимости от маршрута, оценка может отличаться от фактически достигнутого диапазона. Дисплей позволяет водителю делать осознанный выбор скорости движения и остановки в пункте зарядки в пути. Некоторые службы помощи на дорогах предлагают зарядные грузовики для подзарядки электромобилей в случае аварии.

Исследование, проведенное в 2016 году, показало, что 87% автомобильно-дней в США можно покрыть за счет существующих доступных электромобилей.

Зарядка

Электромобили обычно заряжаются за ночь от зарядной станции установлен в доме владельца или от более быстрых зарядных станций на предприятиях и в общественных местах. eas.

BYD e6 может заряжаться до 80% за 15 минут

По сравнению с автомобилями, работающими на ископаемом топливе, необходимость в подзарядке через общественную инфраструктуру снижена из-за возможности зарядки дома; автомобили можно подключить к электросети и начинать каждый день с полной зарядки, если домашняя зарядная станция может заряжаться достаточно быстро. Ночная зарядка в течение 8 часов с использованием розетки переменного тока на 120 В обеспечит дальность действия около 65 км (40 миль), а розетка переменного тока на 240 В обеспечит около 290 км (180 миль).

Зарядка электромобиль, использующий общественные зарядные станции, занимает больше времени, чем заправка автомобиля на ископаемом топливе. Скорость, с которой автомобиль может заряжаться, зависит от скорости зарядки зарядной станции и собственной способности автомобиля принимать заряд. Подключив автомобиль, который может поддерживать очень быструю зарядку, к зарядной станции с очень высокой скоростью заряда, можно зарядить аккумулятор автомобиля до 80% за 15 минут. Транспортным средствам и зарядным станциям с более медленной скоростью зарядки может потребоваться до часа, чтобы зарядить аккумулятор до 80%. Как и в случае с мобильным телефоном, последние 20% занимают больше времени, потому что система замедляет работу, чтобы безопасно зарядить аккумулятор и избежать его повреждения.

Некоторые компании экспериментировали с заменой батарей, чтобы существенно сократить эффективное время зарядки.

Зарядные вилки для электромобилей пока не получили широкого распространения во всем мире. В Европе используется стандарт CCS, в Японии - CHAdeMO, а в Китае - стандарт GB / T. В США нет стандарта де-факто с использованием зарядных станций CCS, Tesla Supercharger и CHAdeMO. Однако автомобили, использующие один тип вилки, обычно могут заряжаться на других типах зарядных станций с использованием адаптеров вилки.

опция расширителя диапазона

BMW i3 имеет вариант с дополнительный бензиновый расширитель запаса хода двигатель

Некоторые электромобили, такие как BMW i3, имеют вариант с дополнительным малым бензиновым расширителем диапазона. Система предназначена в качестве аварийного резервного копирования для увеличения дальности до следующего места подзарядки, а не для дальних поездок.

Опция расширителя запаса хода BMW i3 была разработана с учетом требований California Air Правила платы ресурсов (CARB) для вспомогательной силовой установки (APU), называемой REx. Согласно правилам, принятым CARB в марте 2012 года, BMW i3 2014 года с установленным блоком REx стал первым автомобилем, когда-либо квалифицированным как аккумуляторно-электромобиль с увеличенным запасом хода или «BEVx».

Срок службы

Как и все литий-ионные батареи, батареи электромобилей могут разлагаться в течение длительного периода времени, особенно если они часто перезаряжаются, однако это может занять как минимум несколько лет, прежде чем это станет заметным.

Однако в 2015 году Nissan заявил, что до сих пор только 0,01% батарей пришлось заменять из-за сбоев или проблем, и то только из-за внешних повреждений. Транспортные средства, которые уже преодолели более 200 000 км (124 274 миль), не имеют проблем с аккумулятором.

Будущее

Автономная система парковки и зарядки

Volkswagen в сотрудничестве с шестью партнерами является разработка исследовательского проекта ЕС, направленного на автоматизацию парковки и зарядки электромобилей. Целью этого проекта является разработка интеллектуальной автомобильной системы, которая позволяет автономно управлять автомобилем в обозначенных местах (например, парковщиком, парковаться и ездить) и может предложить расширенную поддержку водителя в городских условиях. Tesla проявила интерес к созданию руки, которая автоматически заряжает их автомобили.

Другие методы хранения энергии

Экспериментальные суперконденсаторы и маховик-накопители энергии устройства предлагают сопоставимую емкость, быстрее зарядка и более низкая волатильность. Они могут обогнать батареи в качестве предпочтительного аккумулятора для электромобилей. The FIA included th Они используют в своих спортивных правилах энергетические системы для гоночных автомобилей Formula One в 2007 году (для суперконденсаторов) и в 2009 году (для накопителей энергии с маховиком).

Солнечные автомобили

Солнечные автомобили - это электромобили, полностью или частично приводимые в действие прямой солнечной энергией, обычно через фотоэлектрические (PV) элементы, содержащиеся в солнечных панелях, которые преобразуют солнечную энергию непосредственно в электрическую энергию, обычно используется для зарядки аккумулятора.

Патенты на зарядку электромобилей

Qualcomm, Hyundai, Ford и Mitsubishi являются главными держателями почти 800 патентов на зарядку электромобилей, поданных в период с 2014 по 2017 год. Большинство патентов на зарядку электромобилей были подана в Японии в период с 2014 по 2017 год. За ней следуют США, а затем Китай.

Инфраструктура

Зарядная станция

Зарядная станция в Рио-де-Жанейро, Бразилия. Эта станция находится в ведении Petrobras и использует солнечную энергию

Аккумуляторные электромобили обычно заряжаются от электросети ночью в доме владельца, при условии, что у них есть собственная зарядная станция. Электроэнергия в сети, в свою очередь, вырабатывается из различных источников; такие как уголь, гидроэнергетика, атомная энергия и другие. Источники энергии, такие как фотоэлектрические панели солнечных батарей, микрогидро или ветер, также могут быть использованы и продвигаются из-за опасений относительно глобального потепления.

Панорамный вид станции быстрой зарядки Tesla supercharger в Tejon Ranch, Калифорния

Зарядные станции могут иметь различные скорости зарядки, при этом более медленная зарядка более распространена для дома, а более мощная зарядка станции на дорогах общего пользования и площадки для поездок. BMW i3 может зарядить 0–80% аккумулятора менее чем за 30 минут в режиме быстрой зарядки. Нагнетатели, разработанные Tesla Motors, обеспечивали до 130 кВт зарядки, позволяя зарядить 300 миль примерно за час.

Разъемы

В большинстве электромобилей используется токопроводящая муфта для подачи электроэнергии для подзарядки после того, как CARB остановился на стандарте SAE J1772 -2001 в качестве интерфейса зарядки для электромобилей в Калифорнии в июне 2001 года. В Европе ACEA решил использовать разъем типа 2 из ассортимента вилок IEC_62196 типов для проводящей зарядки электромобилей в Европейском Союзе, поскольку разъем типа 1 (SAE J1772-2009) не обеспечивает трехфазную зарядку.

Другим подходом является индукционная зарядка с использованием непроводящей «лопасти», вставленной в слот в автомобиле. Delco Electronics разработала индуктивную систему зарядки Magne Charge примерно в 1998 году для General Motors EV1, которая также использовалась для Chevrolet S-10 EV <530.>и автомобили Toyota RAV4 EV.

От транспортного средства к сети: загрузка и буферизация сети

В периоды пиковой нагрузки, когда стоимость генерации может быть очень высокой, электромобили могут вносить энергию в сетка. Затем эти автомобили можно заряжать в непиковые часов по более низким ценам, помогая поглотить излишки генерации в ночное время. Здесь аккумуляторные батареи в транспортных средствах служат в качестве распределенной системы хранения для буферизации энергии.

Доступные в настоящее время электромобили

с возможностью использования шоссе

Согласно Bloomberg New Energy Finance, по состоянию на декабрь 2018 года для розничных продаж по всему миру было доступно почти 180 моделей полностью электрических легковых автомобилей и коммерческих фургонов, пригодных для использования на шоссе.

Tesla Model 3, продано более 500000 единиц по состоянию на март 2020 года стал самым продаваемым в мире подключаемым электромобилем к началу 2020 года.

Tesla стала ведущим мировым производителем электромобилей в декабре 2019 года с совокупным результатом За период с 2008 года объем продаж электромобилей во всем мире составил более 900 000. Tesla была признана самым продаваемым электромобилей в мире в 2018 году, так и в 2019 году, причем оба раза как бренд и автомобильный. группа. Его Model S был самым продаваемым в мире подключаемым электромобилем в 2015 и 2016 годах, а его Model 3 был самым продаваемым в мире подключаемым электромобилем в 2018 и 2019 годах. Tesla Model 3 превзошел Leaf в начале 2020 года и стал самым продаваемым электромобилем в мире, когда к марту 2020 года было продано более 500 000 автомобилей. Tesla выпустила свой миллионный электромобиль в марте 2020 года, первым ставшим автомобилестроительным предприятием, достигшим такого рубежа. 169>

По состоянию на декабрь 2019 года Альянс Renault - Nissan - Mitsubishi является одним из ведущих мировых производителей электромобилей. С 2010 года глобальные продажи полностью электромобилей Альянса составили более 800000 легких электромобилей по декабрь 2019 года, в том числе произведенные Mitsubishi Motors, теперь входящей в Альянс. Nissan глобет глобальных продаж в Североатлантическом сообществе: к 2020 году было продано около 500000 автомобилей и фургонов, за которыми следует Groupe Renault с более чем 273 550 электромобилями, проданными по всему миру до декабря 2019 года, включая его Twizy тяжелый квадрицикл. Единственный полностью электрический автомобиль Mitsubishi - i-MiEV, с мировыми продажами более 50 000 единиц к марту 2015 года, что составляет все варианты i-MiEV, включая две версии мини-кабины, проданные в Японии.

Nissan Leaf был самым продаваемым в мире электромобилем с подключаемым модулем в 2013 и 2014 годах. До 2019 года Nissan Leaf был самым продаваемым автомобилем в мире, разрешенным к использованию на шоссе. к концу 2019 года объем продаж электромобиля во всем мире составил почти 450 000 единиц. Грузовой фургон Renault Kangoo ZE - европейский сегмент легких электромобилей с мировыми продажами 50 836 единиц до марта 2020 года.

Другими ведущими производителями электромобилей являются BAIC Motor с проданными 480 000 единиц, SAIC Motor с 314 000 единиц и Geely с 228 700, все единицы совокупные продажи в Китае по состоянию на декабрь 2019 года. BMW также является ведущим приводом подключаемых автомобилей: к декабрю во всем мире было продано более 500 000 электромобилей. 2019, но в его линейку электрифицированных автомобилей входит только одна полностью электрическая модель, BMW i3, до октября 2020 года произведено 200000 единиц, включая вариант REx.

В системе используются самые продаваемые полностью электрические автомобили, пригодные для использования на шоссе, с совокупными глобальными продажами около или более 150 000 единиц с момента до августа 2020 года:

Самые продаваемые полностью электрические автомобили для шоссе произведено в период с 2008 по август 2020 года
МодельРынок. запускГлобальные продажиСовокупные. продажи черезИсточники
С момента создания2019
Tesla Model 3 июль 2017~ 645000300000август 2020
Nissan Leaf декабрь 2010 г.490,00069,800август 2020
Tesla Model S июнь 2012 г.~ 305,000~ 28,000авг.2020
Renault Zoe декабрь 201223100048269август 2020
BAIC серии EC декабрь 2016 г.203,00027,350август 2020 г.
BAIC EU-Series 2016196,000111,100авг. 2020
BMW i3 ноябрь 2013191,00041800август 2020
Tesla Model X сентябрь 2015~ 177,000~ 39,000август 2020 г.
Chery eQ ноябрь 2014 г.139,00039400август 2020 г.
Volkswagen e-Golf июнь 2014 г.136,00036,016август 2020 г.
Примечания: . (1) Транспортные средства считаются пригодными для использования на шоссе, если он способен максимальную скорость не менее 100 км / ч (62 миль / ч).. (2) Продается только в основном в Китае. (3) В продажу BMW i3 входит вариант REx (разделение недоступно).

Модернизированные электромобили

Любой автомобиль можно преобразовать в электромобиль с помощью комплектов Plug and Play для создания индивидуальных решений. Преобразование автомобилей с двигателем внутреннего сгорания в электромобили называется модифицированными электромобилями.

Электромобили по странам

Мировые продажи легковых легковых электромобилей и легких грузовых автомобилей, разрешенных к использованию на автомагистралях, достигли отметки в один миллион в сентябре 2015 года, что почти в два раза быстрее, чем гибридные электрические автомобили (HEV). Совокупные глобальные продажи легковых полностью электрических автомобилей одного миллиона единиц в сентябре 2016 года. Мировые продажи легковых автомобилей с подзарядкой в ​​сети превысили 2 миллиона в декабре 2016 года, отметку 3 миллиона в ноябре 2017 года, отметку в 5 миллионов единиц в декабре 2018 года. и составила 7,2 миллиона в декабре 2019 года. Несмотря на быстрый, к концу 2018 года глобальный парк подключаемых электромобилей составлял примерно 1 из каждых 250 автомобилей (0,40%) на дорогах мира.

По состоянию на декабрь 2019 года мировой парк легковых электромобилей составляющий 4,79 миллиона единиц, что составляет две трети всех легковых автомобилей с подзарядкой от электросети на дорогах мира. В Китае самый большой парк полностью электрических автомобилей: 2,58 миллиона на конец 2019 года, что составляет более половины (53,9%) мирового парка электромобилей. Кроме того, к концу 2019 года в эксплуатации находилось 378000 легких легких коммерческих автомобилей, в основном в Китае и Европе.

Полностью электрические автомобили уже несколько лет перепродавались гибридами, а к концу 2019 года рынок подключаемых модулей продолжает сдвигаться в сторону электромобилей. Мировое соотношение между годовыми продажами аккумуляторных BEV и PHEV увеличилось с 56:44 в 2012 году до 60:40 в 2015 году и выросло до 69:31 в 2018 году и до 74:26 в 2019 году.

Годовые продажи легковые электромобили с подзарядкой от электросети на ведущих мировых рынках в период с 2011 по 2019 гг.
Изменение соотношения между глобальными продажами BEV и PHEV в период с 2011 по 2019 гг.

Государственная политика и стимулы

выделенная бесплатная зарядка для электромобилей и парковка в Осло

Несколько национальных, провинциальных и местных органов власти по всему миру ввели политику поддержки массового внедрения подключаемых электромобилей. Были разработаны программы для оказания финансовой поддержки потребителям и производителям; неденежные стимулы; субсидии на развертывание зарядной инфраструктуры; и долгосрочные правила с конкретными целями.

График национальных целей. для полного поэтапного отказа от ДВС или. 100% ZEV продажи автомобилей
Выбранные страныГод
Норвегия (100% продаж ZEV)2025
Дания2030
Исландия
Ирландия
Нидерланды (100% продаж ZEV)
Швеция
Великобритания2040
Франция
Канада (100% продажи ZEV)
Сингапур
Германия (100% продажи ZEV)2050
США (только 10 ZEV штатов)
Япония (100% продаж HEV / PHEV / ZEV)

Финансовые стимулы для стимулирования потребителей на то, цена покупки электромобилей была конкурентоспособной по сравнению с обычными автомобилями из-за более высокой начальной стоимости электромобилей. Существуют одноразовые стимулы к покупке в зависимости от размера батареи, такие как гранты и налоговые льготы, освобождение от импортных пошлин и другие налоговые льготы; освобождение от дорожных сборов и сборов за заторы ; и освобождение от регистрационных и годовых сборов.

США долларов осуществляется за счет федеральному подоходному налогу в размере до 7 500 США. Великобритания предлагает грант на подключаемый автомобиль на сумму до 4500 фунтов стерлингов (5929 долларов США). Франция ввела налог на основе Bonus-malus CO. 2, который штрафует за продажу автомобилей, работающих на ископаемом топливе. С 2020 года денежные льготы также доступны в нескольких государствах-членах Европейского Союза, Китае, Норвегии, некоторых провинциях Канады, Южной Корее, Индии и других странах.

Полностью электрический автомобиль на автобусная полоса в Осло.

Среди неденежных стимулов есть несколько льгот, таких как разрешение подзаряжаемым транспортным средством доступа к полосам для автобусов и полосам для автомобилей с высокой посещаемостью., бесплатная парковка и бесплатная зарядка. В некоторых странах или городах, которые ограничивают владение частным автомобилем (система квот на покупку новых автомобилей) или ввели постоянные ограничения на движение (дни без вождения), Кроме схемы часто исключают электромобили из ограничений. для продвижения их принятию.

Некоторые правительство также установили долгосрочные нормативные стандарты с конкретными целями, такими как ZEV предписания, национальные или региональные нормы выбросов CO. 2, строгие стандарты экономии топлива и прекращение продаж автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Например, Норвегия поставила национальную цель, согласно которой к 2025 году все новые автомобили должны продаваться на уровне автомобилей с нулевым выбросом выбросов (аккумуляторные электрические или водородные ).

планы электромобилей от крупных производителей

Volkswagen ID.3 Mazda MX-30 Ford Mustang Mach-E

Volkswagen Посмотреть к 2022 году 27 электромобилей на специальной платформе электромобилей, получившей название «Modular Electric. Toolkit "и подписано как MEB. Ford будет использовать Modular Electric Toolkit Volkswagen для проектирования и производства полностью электрических автомобилей, начиная с 2023 года.

Toyota разработала глобальную платформу электромобилей под названием e -TNGA, который может вместить трехрядный внедорожник, спортивный седан, небольшой кроссовер или квадратный компакт. Toyota и Subaru выпустили новый электромобиль на общей платформе. ru Forester или Toyota RAV4..

По состоянию на март 2019 года BMW к 2025 году 12 электромобилей, использующих энергию электрической трансмиссии пятого поколения, что позволит снизить вес и стоимость и увеличить вместимость. BMW заказала аккумуляторные элементы на сумму 10 миллиардов евро, которые будут действовать с 2021 по 2030 год.

Mercedes Подробнее инвестировать 23 миллиарда долларов в аккумуляторные элементы до 2030 года и иметь 10 всех электромобилей к 2022 году.

В январе 2019, GM объявил, что сделать Cadillac брендом электромобилей, начиная с 2021 года. Платформа электромобилей следующего поколения GM BEV3 спроектирована так, чтобы быть гибкой для использования во многих транспортных средствах, как конфигурации с передним, задним и полным приводом.

Ford Программа выпустить электрический F-150 в период до 2021 года. Ford Mustang Mach-E, электрический кроссовер, с увеличенным запасом хода от аккумулятора развивает 340 км (210 миль) и до 480 км (300 миль), если он оснащен опцией заднего привода.

Infiniti заявила, что к 2021 году все вновь представленные автомобили будут электрическими или гибридными.

В январе 2020 года Hyundai объявила, что планирует к 2025 году 23 чистых электромобиля. Hyundai представит платформу для электромобилей следующего поколения. названа e-GMP, в 2021 году.

за январь 2019 года в обновленном аналитическом анализе Reuters 29 мировых автопроизводителей был сделан вывод о том, что автопроизводители планируют потратить 300 миллиардов в течение следующих 5-10 лет на электромобили, причем 45% этих инвестиций, по прогнозам, придется на Китай.

Психологические препятствия на пути к принятию

В прошлом людей использовали автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ICE), заставляя чувствовать себя обычными, знакомыми и низкими рисками. Несмотря на то, что технология электромобилей уже более века, современные электромобили присутствуют на рынке в течение десятилетий, показывают, что различные психологические факторы используют внедрение электромобилей.

диапазонная тревога

Исследование Гэри Л. Брейса 2019 года показало, что доминирующим страхом, препятствующим внедрению электромобилей, была дальнобойная тревога. Водители автомобилей ICE привыкли совершать поездку без необходимости планировать остановку для дозаправки и неудобства о том, что электромобиль не хватит дальности, чтобы добраться до места назначения или ближайшей зарядной станции. Было показано, что беспокойство по поводу дальности уменьшилось среди водителей, которые познакомились и приобрели опыт работы с электромобилями.

Проблемы идентичности

Исследование Брейса также показало, что люди рассматривают вождение электромобиля как действия, предпринимаемые теми, у кого есть «более сильное отношение к экологической и энергетической безопасности» или со стороны тех, кого « привлекают новизна и статус, связанный с тем, чтобы быть одним из первых, кто принял новую технологию ». Таким образом, люди могут сопротивляться владению электромобилем, если они не считают себя защитниками окружающей среды или первопроходцами новыми технологиями или не хотят, чтобы другие думали о них таким образом.

Воспринимаемая ценность, связанная с вождением электромобиля, также может различаться в зависимости от пола. В опросе 2019 года, проведенном в Норвегии, было обнаружено, что люди считают, что женщины ездят на электромобилях в целях обеспечения устойчивости, в то время как мужчины водят электромобили в соответствии с новой технологией. Мыслительный процесс, лежащий в основе этого стереотипа, состоит в том, что «большие и дорогие автомобили управляют мужчинами, а женщины - меньшими и менее ценными автомобилями». Некоторые причины, используемые в соответствии с электромобилем, используют гендерный компонент, можно утверждать, что некоторые опасения, связанные с управлением электромобилем, приведены к разрыву между их гендерной идентичностью и тем, как они воспринимаются.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

В Викиучебнике есть книга по теме: Конверсия электромобилей / Технологии
Найдите электромобиль в Викисловаре, бесплатном вызове.
Последняя правка сделана 2021-05-18 11:20:05
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте