Электро-кроссоверы

Автомобили, использующие в качестве энергетической установки электромотор и питающиеся от электробатареи.

Какие батареи используются в электромобилях

Будет ошибкой заявлять, что для электромобиля главным элементом является батарея. В отличие от автомобилей с классическим ДВС, конструкция электрокара намного проще и более надежней. И главными компонентами в работе машины являются: комплекс электромоторов, тяговая аккумуляторная батарея, трансмиссия и специальное бортовое устройство. Это «сердце» автомобиля, и без сбалансированной работы каждого агрегата даже самая мощная и емкая батарея не сможет обеспечить хорошей динамики и потенциала.

Источники питания для электромобиля

КПД электромотора в любой момент времени — около 95%. В современных электрокарах устанавливаются как один, так и несколько электромоторов, питание которых обеспечивает тяговая аккумуляторная батарея.

В электромобилях устанавливаются литий-ионные аккумуляторы различной конструкции. По внешнему виду они напоминают батареи к сотовому телефону, только большего размера. Литий-ионные источники питания отличаются высокой плотностью энергии и способностью удерживать заряд долгое время в нерабочем цикле.

Nissan LEAF e-plus батарея

 

Средний срок жизни такой батареи после лабораторных тестовых заездов — 8 лет. Это цифра производителя, реальный срок работы — до 6 лет. Снижение времени эксплуатации обусловлено некорректным режимом подзарядки.

Преимущество литий-ионной батареи – большое количество рабочих циклов, т. е. среднее количество зарядок, которое можно производить в процессе всей эксплуатации агрегата. Для автомобилей Тесла это более 3 000 циклов, батарею к электрокару Nissan Leaf можно перезаряжать более 2 500 раз.

Емкость батареи

Емкость аккумулятора выражается в киловатт-часах (кВт/ч). Покупка автомобиля с большим показателем емкости можно сравнить с приобретением машины с большим (и главное, полным) бензобаком. Не стоит рассчитывать на то, что если в тестовом режиме при большой емкости батареи электрокар преодолел максимальное расстояние, то в реальных условиях заряда батареи хватит на такой же километраж.

Это связано с тем, что в повседневной эксплуатации система безопасности и управления автомобиля не позволяет полностью зарядить аккумулятор или разрядить его на 99,9%. Максимально, на что могут рассчитывать водители, это разрядка батареи до 7 % от общего объема и зарядка на 98%.

Емкость автомобильной батареи зависит от класса и комплектации конкретной марки. Например, в комплектации «малышки» Smart EQ ForTwo установлен аккумулятор всего на 17,6 кВт*ч. Проехать на одном заряде можно 80 км. Для последних поколений модификаций Tesla Model S и Model X используются аккумуляторные батареи емкостью в 100 квтч, дальность поездки в этом случае от зарядки до зарядки — не менее 430 км. А у готовящегося к выходу электропикапа Rivian R1T ёмкость должна составить 180 кВт*ч.

Производители редко заявляют точный диапазон емкости аккумулятора. Батарея будет отдавать заряд намного быстрее в зависимости от многих факторов:

1. Ускорение автомобиля.
2. Езда на высокой скорости.
3. Низкая или очень высокая температура воздуха.
4. Фактический вес автомобиля.
5. Условия трассы (подъем в гору, бездорожье) и пр.

Если в режиме города из-за частого торможения и остановок бензиновые моторы потребляют больше топлива, чем при стабильной скорости на трассе, то для электрокаров все наоборот. Батарея быстрее отдаст свой заряд на автостраде на высоких скоростях, а в режиме города с частыми остановками будет держать емкость максимально долго.

Чем больше вес автомобиля (груза, пассажиров), тем больше энергии потребуется электромотору, чтобы поддерживать коленвал в диапазоне необходимого крутящего момента. Емкость будет стремительно падать при езде нагруженного электромобиля под горку.

 

В холодную погоду при температуре воздуха от -20 о С емкость батареи снизится на 40 % из-за работающего климат-контроля. Бензиновые моторы вырабатывают большое количество тепла, которое идет на обогрев салона. В электромобилях поддержание температуры зависит только от тягового аккумулятора. С понижением температуры будет расти и скорость отдачи емкости батареи. Аналогичная ситуации и при включенном кондиционере в жару. Емкость АКБ уменьшится на 17-20%.

Снижение емкости «от старости»

Нельзя покупать аккумулятор «про запас». Существует два параметра потери емкости: календарная и эксплуатационная. Календарная потеря — это графически вычисленное снижение емкости батареи с течением времени. Даже если АКБ не используется, потери емкости составляют от 5-10% в год. Батарея уже не способна держать заряд максимальное время. Это хорошо видно на старых батареях к мобильному телефону — после полной зарядки, аккумулятора хватает на 30 минут разговора.

Чтобы аккумулятор максимально долго держал заряд и увеличил границы эксплуатации, необходимо придерживаться правил подзарядки, которые производитель устанавливает под конкретную батарею. Например, для Nissan Leaf 2018 года правила подзарядки следующие: первые 150 циклов — ок. 6 кВт, все последующие — ок. 10-12 кВт.

Где заряжать электромобили

Для подзарядки автомобильных батарей предусмотрено два варианта:

  • зарядка уровня 1;
    • зарядка уровня 2;
    • зарядка на постоянном токе – уровень 3.

Уровень 1 — это стандартная домашняя сеть на 220 В или на 120 В. Существует отдельно выделенная сеть на 240 Вольт – это зарядка уровня 2.

  • Если использовать зарядку первого уровня, водителю может потребоваться более 16 часов для полного восстановления батареи. Сеть напряжением в 240 Вольт сэкономит время на подзарядку в несколько десятков раз. Аккумулятор Тесла заряжается до 50 минут.
  • На специализированных станциях используют зарядку 3 уровня. Аккумуляторная батарея подключается к сети с постоянным напряжением и достигает предела своей емкости за 30-40 минут.
  • Потери емкости при зарядке — это типичное явление для многих электромобилей, в комплектации Chevrolet Volt после полной зарядки аккумулятора емкость батареи будет всего 88% – об этом нужно помнить. Потери электроэнергии при этом составят до 15%. При оплате счетов это хорошо заметно.

Дальность поездки

Дальность хода или потенциал аккумулятора напрямую зависит от емкости батареи. Глупо ждать, что батарейка на 22 кВтч сможет обеспечить автомобилю сотни километров пробега.

Именно емкость и способность аккумулятора удерживать заряд и определяет расстояние, на которое водитель может рассчитывать. Интересное техническое решение реализуют сегодня инженеры Тесла — самовосстанавливающиеся во время езды аккумуляторы. Новация, если все тесты окажутся успешными, позволит электромобилю увеличить дальность поездки на 40% на одном заряде.

Наибольшие потери заряда вызывает температура воздуха и скорость автомобиля. К восстанавливающим системам относят возврат энергии в АКБ после резкого торможения. Именно эти внешние характеристики и определяют потенциал батареи. При заявленной дальности поездки в 400 км можно при определенных условиях проехать все 490, но можно и не дотянуть до 340 км.

Еще один недостаток современных электромобилей, как БМВ, так и Тесла — это отсутствие системы предупреждения водителя о том, что емкость аккумулятора приближается к критической отметке. И если по дороге не окажется станции подзарядки, то, увы, дополнительных батарей в электромобилях не предусмотрено.

Гарантии на АКБ

Организация Plug In America не один год проводит тестовые проверки аккумуляторных батарей и требует, чтобы производитель определял сроки гарантии на тяговый аккумулятор не менее 8 лет или 100 000 км. пробега. По данным Tesla, батарея, установленная в комплектациях Model S, имеет календарные потери емкости 2-3 % в год или после 10 000 пробега. Стартовые проверки показали, что даже при пробеге в 500 000 км их аккумуляторы сохраняют 78-80 % своей емкости.

Однако батареи, рассчитанные на меньшую емкость до 24 квтч, разряжаются значительно быстрее, и календарные потери заряда критические. Срок эксплуатации такого АКБ не превышает 5 лет при умеренном режиме эксплуатации.

Правила корректной эксплуатации электромобиля, которая позволит максимально продолжить работу АКБ:

  • Минимальная эксплуатация автомобиля в зимнее время.
  • Правильные расчет производительности.
  • Корректная зарядка и разрядка аккумулятора.
  • Диагностика через программное обеспечение.

ПО от конкретного производителя позволит определить текущее состояние аккумулятора, степень износа каждой ячейки, время удержания заряда и пр.

Особенности замены АКБ электромобиля

При замене полной батареи необходимо провести перепрошивку ЭБУ автомобиля. С бортового компьютера удаляются устаревшие программы и устанавливаются новые драйвера, подключаются все системы. Самостоятельно заменить аккумулятор практически невозможно.

На современных электромобилях можно заменить не весь аккумулятор, а провести замену битых блоков батареи. Этот способ значительно дешевле и перспективней. Определить, какие ячейки аккумулятора выработали ресурс, можно на специализированном сервисе.

Перспективы развития

Tesla оснащают свои автомобили батареями от Panasonic и развивает отдельную секцию производства. В 2018 году открыт крупнейший завод Тесла по производству АКБ нового типа. Для таких брендов как Chevrolet главным конструктором аккумуляторов много лет остается корпорация LG, которая совместно с компанией Fisker ведет разработку батарей нового типа. Компания Fisker уже представила новый тип батареи с запасом хода на 800 км. В основе схемы используются твердые металлы.

Не отстает от лидеров и компания Samsung, которая продемонстрировала свое ноу-хау на автосалоне во Франкфурте — многофункциональная батарея с потенциалом в 700 миль. Новые направления в развитии электро топлива демонстрирует британская компания SuperCapacitor Materials. Инженеры уверены, что смогут создать определенный тип конденсатора, который заменит ионно-литиевый аккумулятор.

Среди новаторов — и компания Phinergy, технологи которой разрабатывают совершенно новый металло-воздушный аккумулятор.

Какой будет принцип работы у стартапов, пока не ясно, но учитывая, что больше десяти ведущих компаний заняты поиском альтернативного источника энергии, можно сказать, что АКБ — это не последнее слово в автомобилестроении.

Читать далее

Электропикап Rivian с большими планами на американском рынке

В ноябре 2018 года компания Rivian представила широкой публике свой первый полностью электрический пикап с невероятными для такого класса автомобилей техническими характеристиками. Удивительно и то, что компания проводила работу по созданию своего грузовика в режиме полной секретности в течение последних десяти лет.

Сегодня Rivian Automotive выходит на новый уровень, бросая вызов лидерам сегмента. Как и было обещано за месяц до выставки, Rivian R1T вполне может конкурировать с любым ДВС пикапом на рынке.

Начало истории

Стартап был идеей генерального директора RJ Scaringe, который в 2009 году развернул производство автомобилей на закрытой фабрике Mitsubishi в Нормале, штат Иллинойс. Выпускник Массачусетского технологического института совместно с коллегами смог разработать технологию EV, оставаясь полностью в тени. Есть сведения, что главным спонсором еще в 2009 году выступала корпорация Форд, но об этом чуть позже.

Сегодня сегмент грузовых пикапов на рынке Америки держат три компании: Ford, Chevy и Dodge. И ни одна из них не желает отдавать часть пирога новоиспеченным «выскочкам» из Rivian. Поэтому когда в прошлом году в Риван продемонстрировали полностью электрический пикап, который может «побить» именитых, первым делом в бой вступили корпоративные журналисты, обвиняя инженеров Rivian в воровстве технических схем и базы.

Но амбиции Rivian держатся не на пустом месте. Грузовик R1T бросил вызов всем, когда вывел на рынок электрокар, не зависящий от цены на бензин и дизельное топливо. На выставке в Лос-Анджелесе было представлено две концепции: пикап и внедорожник. И если к электроджипу многие уже привыкли, то электрогрузовик можно считать настоящим технологическим прорывом молодой компании.

Технические особенности

В технологии грузовика инженеры использовали подвижное шасси. Главный аккумулятор на Rivian R1T располагается в нижней части, есть возможность контролировать расход заряда в зависимости от потребностей клиента.

Чтобы максимально снизить вес пикапа, инженеры усовершенствовали не только аккумуляторную батарею, но и систему привода, подвеску (используя титановые и алюминиевые комплектующие). Тормозная система и система охлаждения интегрированы ниже верхней высоты колеса, что обеспечило автомобилю хорошую устойчивость на дороге.

Для передней подвески использовали стандартную схему с двойным поперечным передним рычагом. Для задней подвески взяли многорычажную схему, которая скомбинирована с адаптивными амортизаторами и элементами пневмоподвески. Это позволяет менять высоту посадки колеса и поглощать вибрации на 80 %.

Интересно, что для Rivian R1T не проводили агрессивных тест-драйвов. Разработчики ограничились стандартной обкаткой на испытательном треке.

Трансмиссия

R1T комплектуется четырьмя пакетами двигателей, управляемых через центральный блок, который отслеживает и регулирует количество оборотов. Все вместе моторы обеспечивают пикапу отличную (как сказал молодой журналист на презентации -«чудовищную») мощность в 197 л. с. или 147 кВт на каждое (!) колесо. Электрическая трансмиссия показывает свой класс производительности, когда речь идет о максимальном суммируемом крутящем моменте – это 14 000 Нм.

Исполнительный директор компании Марк Виннелс, который не один год занимается разработкой силовой начинки пикапа, прокомментировал технические характеристики R1T следующими словами:

Красота и элегантность нашего четырехмоторного грузовика заключается не просто в высокой мощности. Вся архитектура пикапа обеспечивает мгновенный крутящий момент с чрезвычайно точным управлением, которое передается за доли секунды на каждое колесо. И это полностью меняет динамику и общее поведение машины на дороге и на бездорожье. Более послушного пикапа вы еще не встречали.

Такой крутящий момент обозначает еще и то, что R1T спокойно возьмет на буксир 5 000 кг и потянет этот груз на скорости до 90 км. час., предварительно выполнив плавный разгон. Безусловно, разгоняться с буксиром в 5000 кг. до скорости 90-100 км в час — это чистое безумие для водителя, и никто не станет этого делать в режиме реальной эксплуатации. Но этот потенциал заложен в R1T и руководителям проекта было важно донести эти цифры до всех собравшихся.

Цена

Отличные показатели разгона, первоклассная сборка, потенциал пикапа и прочее неизменно привели к вопросу о стоимости. Сколько будет стоить грузовик для простого американского гражданина? В Ривиан считают, что 69 000 долларов — это будет базовая цена грузовика. Приобрести авто можно будет и в кредит.

Разработчики пока не планируют проводить модернизацию пикапа (увеличивать дальность поездки, менять объем аккумулятора и пр.). Это приведет к повышению стоимости, и автомобиль уже не сможет конкурировать в своем сегменте рабочих пикапов с Silverados, Rams, Hilux и F150s, а станет конкурентом таких продвинутых модификаций как Range Rovers и Land Cruisers. А именно этого в Ривиан и хотят избежать.

Аккумуляторы

Высокую производительность R1T обеспечивают четыре аккумулятора. В комплектациях будут доступны три варианта батарей. Первые полгода пикап будет выпускаться в конфигурациях батарей на 135 кВт-ч и 180 кВт-ч. В дальнейшем можно будет приобрести модель с батареей на 105 кВт-ч. Дальность поездки на батареях максимальной мощности превысит 550 км. Заряжаются аккумуляторы от сети 160 кВт не более 30 минут.

Дизайн

«Дизайн R1T обязательно будет поляризованным» – об этом было сказано прямо на выставке. Это значит, что вместе с самыми современными технологиями в автомобиле будут сохранены классические формы и знакомые многим элементы салона. Ни о каких супер новых умных креслах для водителя, продвинутых медиасистемах речь не идет. В салоне все элементы будут служить комфорту водителя и пассажиров, которые на работе, а не на отдыхе.

 

Пикап оснащается 8 фронтальными камерами, которые устанавливаются по периметру автомобиля возле головной оптики и рядом с бортовыми огнями. Брутальности добавляет агрессивный передний бампер с полосой светодиодных огней. Линии кузова идентичны платформе Ford F-150.

Удлиненная колесная база, нестандартная для электропикапа, размещает на себе облегченный кузов с прямыми слегка обтекаемыми бортами. Пропорции кабины и кузова идеально сбалансированы. В кабине комфортно размещаются четыре человека, а в кузов спокойно можно уложить груз весом до 1500 кг.

Салон

Для внутреннего дизайна конструкторы не поскупились на кожаную обивку сидений. Кресла можно назвать роскошными, не мешает даже дешевый резиновый коврик под ногами. Сенсорные экраны, удобное расположение датчиков на торпеде, большое количество декоративных элементов, сделанных их дерева – в элементах внутреннего дизайна продумана каждая мелочь.

Дизайнеры справедливо заметили, что салон — это то место, где водитель проводит 99% времени, и именно его следует делать особенно внимательно. В кабине нет ничего лишнего. Все просто, удобно и очень современно. Продумана даже такая мелочь как возможность дотянуться до пепельницы и прикуривателя, не нагибаясь. Конструкторы правильно рассчитали своего покупателя – это фермеры, а по статистике курит из них больше 70%.

Автоматическое управление

В основе роскоши и мощи R1T лежит вычислительная система, которая поддерживает все в хорошем состоянии. Все элементы автомобиля получают команды и «общаются между собой» внутри локальной сети Ethernet, что позволяет детально и ежесекундно обновлять данные. Это технология разработана и используется на автомобилях Tesla.

 

Программисты в Ривиан считают, что система позволит постепенно и постоянно совершенствовать автомобильное управление. Это будет происходить синхронно с совершенствованием программного обеспечения.

Сегодня в электронный пакет пикапа входят радары, карты GPS, системы безопасности, автономные датчики вождения.

Возможно, что Rivian и новичок в автомобильной игре, которую почти сто лет ведут маститые корпорации Америки, но это скоро закончится. Гигантам автомобилестроения придется признать, что молодая компания имеет право не просто быть, но и претендовать на часть пирога. Сегодня уже установлены прочные связи с центрами электронной и промышленной разработки в Плимуте, Мичиган; Сан-Хосе, Калифорния; Ирвин, Калифорния; Лондон, Великобритания.

Политика Форд – знали или не знали?

В планах амбициозной молодой компании — в течение ближайших трех лет наладить массовое производство электромобилей, выпуская сотни тысяч автомобилей в год. В начале 2019 года после триумфа в Лос-Анджелесе началось полномасштабное тестирование электрического пикапа на улицах Детройта, и с этим было связано несколько инцидентов на тему, чья это машина: Форда или Rivian.

А все дело в том, что Rivian R1T полностью копирует Ford F-150 по внешнему виду, а отсутствие маркировки на автомобиле вносит еще большую путаницу. Руководители Ривиан «признались», мол, да, мы используем концепцию Форда без ведома самого Форда.

В компании Форд ситуацию не комментируют, но пытаются всячески сгладить коварные вопросы журналистов: «Этот автомобиль полностью копирует Вашу концепцию? Что вы будете делать?» «Rivian R1T может вытеснить Ford F-150, как вы на это смотрите?» и т.п. А ответ прост…

Компания Ford Motor Company инвестирует в проект EV более 500 млн. долларов. И, по слухам, это не первое вливание гиганта американской автопромышленности в молодую компанию. Для Ford это незначительная инвестиция в разработку электромобилей по сравнению с Amazon, которые в феврале 2019 вложили в проект боле 700 млн. долларов.

Что привлекает внимание инвесторов из Amazon, так это уникальная платформа Rivian, похожая на скейтборд, которая позволяет менять объем грузового отсека. И большие перспективы грузовика.

Будущие продажи должны быстро окупить все инвестиции и принести значительную прибыль всем донорам. Некоторые аналитики назвали Rivian единственным жизнеспособным конкурентом для Tesla, и, учитывая, что за спиной Ривиан мощной стеной стоит Форд, это вполне оправдано.

Читать далее