В этой небольшой публикации я хотел бы рассказать про преимущества и недостатки электромобилей. Речь будет идти про сравнение «чистых» легковых электромобилей (не гибридов), использующих химическую батарею (далее просто EV), с легковыми автомобилями с ДВС. Кроме возможностей самих автомобилей частично будет затронуто сравнение инфраструктуры, экологии и т.д.
Это не специальный большой научный труд и не рассказ про Formula E или Drag Racing. Скорее, это небольшой справочник про особенности относительно доступных автомобилей массового производства.
Меньше подвижных частей. Высокий ресурс электромотора. 1 ступень в трансмиссии.
Большие пробеги на Tesla
Статья на habr
Исследование от Oxford утверждает, что выбросы автомобиля, такие как диоксид азота являются причиной смерти более 10,000 человек ежегодно.
Заболеваний связанных с выбросами, при использовании дизельных автомобилей в 5 раз больше, чем при использовании бензиновых и в 20 раз больше, чем при использовании EV.
Статья на The Guardian
Ещё статья на The Guardian
EEA report: EVs are better for climate and air quality
Данные по Москве:
Загрязнение CO2:
Энергетика некоторых стран:
Даже с учётом всех преобразований энергии по пути от добычи до колёс КПД EV значительно выше КПД автомобиля с ДВС.
Статья на insideevs.com
Статья на The Guardian
Общие энергозатраты:
Отсутствие большого двигателя, который может травмировать пассажиров при столкновении. Большие зоны деформации спереди. Жёсткий каркас, создаваемый батарейным блоком (Tesla). Низкий центр тяжести — меньшая склонность к переворачиванию, лучшая управляемость.
Тест Tesla Model X на опрокидываемость. В тесте автомобиль ведёт себя как «неваляшка»:
Tesla Model 3 после серьёзного ДТП:
Обычно, энергия на км пути для EV дешевле в несколько раз.
Для США в случае с Tesla Model S электричество стоит почти в 3 раза дешевле, чем бензин:
На самом деле это важно. Очень. Езда — это всегда разгон/торможение. Путь в гору/под гору. Сжигать энергию замедления или движения с горы переводя её в тепло не практично. Совсем.
Электромотор + инвертор + редуктор значительно тише, чем ДВС + трансмиссия.
Когда я напомнил об этом одному моему знакомому, он сказал, что его Hyundai не вибрирует. Совсем. Оказалось, что вибрацию очень просто заметить, просто приложив к автомобилю руку.
В EV он мгновенный. Т.е. он не просто молниеносно быстрый, а именно мгновенный. Лага нет. Это невозможно объяснить или понять, пока сам не прокатишься.
Одноступенчатая трансмиссия и высокий крутящий момент.
Не нуждается в вентиляции в таких местах как гараж, подземная парковка или тоннель. В США ежегодно более 500 человек погибает задохнувшись угарным газом в машине (некоторые умышленно).
На самом деле это очень комфортно. Никогда не нужно думать заглушить ли двигатель на парковке, светофоре стоянке или нет. Не нужна специальная система Start Stop.
Новый EV не нуждается в щадящем режиме работы первое время.
Режимы «обкатки» BMW M5 2007:
Холодный электромотор можно использовать на экстремальных режимах без повышенного износа.
Тахометр BMW M5 2007, который показывает допустимые обороты для холодного и разогретого двигателя:
Как и нет самого понятия старт. Для многих жителей северных регионов это спасение. Можно будет забыть про «унёс аккумулятор домой», «отбуксировал на автомойку, чтобы прогреть», «нужна паяльная лампа», «вызываю службу прогрева», «выкрутить и подогреть свечи», «не глушить всю ночь», «заводить каждые несколько часов, чтобы не встала колом» и т.д.
ДВС теряет свою мощность с уменьшением кислорода. «Задыхается».
The Volkswagen I.D. R Pikes Peak did the climb in 7:57 – beating the previous record of 8:13 set by none other than Sébastien Loeb in a Peugeot 208 T16 back in 2013.
Электроны не имеют октанового числа. Нет не качественного электричества. Нельзя обмануть недолив пару кВт.
В США ежегодно в среднем возгораются более 150,000 автомобилей (17 автомобилей в час) унося 209 человеческих жизней. В Германии 15,500. У Tesla на 225 тысяч проданных автомобиля было всего 4 возгорания.
Двухмоторный электромобиль прост и эффективен. Новая Tesla Roadster имеет 3 электромотора.
Tesla Model 3:
RIVAL — 4 мотора
Особенность EV в том, что самый тяжёлый элемент — это батарея, которая может размещаться в центре. Проблем с избыточной нагрузкой на подмоторной оси и решения в виде мотор спереди, трансмиссия сзади не требуется.
EV не необходим кардан, а следовательно тоннель и «горб» на полу для полноприводной или заднеприводной версии.
Tesla Model S/X имеют 8 лет гарантии на силовую установку без ограничения пробега.
Электромотор быстрее и точнее контролировать. Тем более, если это не один, а два, три или четыре мотора — по двигателю на колесо.
Такая схема у новой Tesla Roadster и Tesla Semi.
Отсутствие такого дифференциала, кроме увеличения надёжности и упрощения конструкции, также улучшает качество сцепления колёс с дорогой и внедорожные качества.
Малый износ тормозных колодок и дисков. Нет опасности перегрева тормозов.
Малый размер электродвигателя и батарея внизу позволяют гибко конфигурировать полезное пространство. Например, добавить передний багажник.
Можно раз и навсегда забыть про замену многих фильтров, свечей, масла, ремней и прочего.
Официальная страница Tesla с регламентом обслуживания
Unlike gasoline cars, Tesla vehicles require no traditional oil changes, fuel filter, spark plug replacements, or emission checks. As an electric vehicle, even brake pad replacements are rare because regenerative braking returns energy to the battery, significantly reducing wear on brakes.
Исследование
Исследование
Экономия $60,000 после 643,000 км на Tesla Model X
Статистика от владельца Tesla Model S
Сравнение стоимости обслуживания Tesla с немецкими автомобилями
Расходы на Tesla — отзывы владельцев
Большинство владельцев EV заряжают их на собственных «АЗС» — т.е. от домашней электросети. Зарядки по пути могут быть в самых разных местах — чаще всего просто на парковках и не требуют особенной территории.
Можно создать свою собственную зарядную станцию — солнечные панели на крыше дома, ветряк и так далее.
В Калифорнии с 2020 года все новые дома по закону должны будут оборудованы солнечными панелями на крышах (этот закон не касается домов в тени и домов выше 3 этажей). Если посмотреть на карту, то можно увидеть, что больше 90% жилищного фонда в Калифорнии — это частные дома, т.е. под закон попадут почти все новые строящиеся жилые дома.
Nissan Energy
После того, как ёмкость батареи упала для использования в EV её не обязательно перерабатывать, а можно ещё некоторое время использовать для хранения энергии. Так уже поступает BMW с батареями от BMW i3.
ДВС с автоматической коробкой обычно нельзя буксировать без блокировки оси привода.
Можно подзарядить буксировкой или спуском с горы.
Там, где стоят автомобили с ДВС зачастую можно увидеть характерный рисунок на асфальте — следы масла из двигателя/трансмиссии. У EV с этим значительно меньше проблем. Т.е. он чище не только в плане экологии и выхлопов, но и в самом прямом смысле слова.
Не нужно менять масло, а значит утилизировать его (как и многие другие расходники).
Гараж, где хранится EV не будет иметь характерного запаха автомобиля с ДВС. По аналогии с помещением для курящих и без.
Легко преодолевает водные преграды, так как не нуждается в воздушной смеси для работы.
Точное управление мощностью на колесе, а значит и пробуксовкой. Нельзя испортить грязью ремни и прочие агрегаты. Не боится пыли и песка в системе впуска или забившегося воздушного фильтра. Не нуждается в специальной системе подачи воздуха сверху, для преодоления водных преград.
Tesla Model X и Off-Road
Примеры EV внедорожников:
RIVAN
В режиме Camp Mode к электромобилю стыкуется специальная палатка (обычно, к задней части автомобиля), открывается багажник и включается климат-контроль (музыка). Большой объём батареи и отсутствие выхлопа позволяют таким образом поддерживать нужную температуру в палатке.
У Tesla не нужно мыть агрегаты под капотом и двигатель.
Пожалуй, это главный недостаток. При одинаковом пробеге электромотор + батарея всегда тяжелее, чем ДВС + трансмиссия + бак. Многие другие недостатки являются следствием того, что EV тяжелее автомобиля на ДВС.
Вес. Кроме того подвеска должна быть надёжнее (а значит дороже), чтобы возить вес батареи.
Вес. Плюс постоянное торможение рекуперацией.
Вес.
Для подзарядки без инфраструктуры нужен генератор электричества, например на жидком топливе — нельзя просто принести электричество в канистре.
Батарея может очень быстро воспламениться. Вероятно, её возгорание происходит быстрее и опаснее, чем возгорание бензобака автомобиля на жидком топливе.
Требует постоянной зарядки. EV, в отличие от автомобиля на горючем топливе нельзя просто оставить на пару месяцев посреди поля или леса.
Батарею нельзя перегревать или переохлаждать без последствий для её ресурса. Кроме того, рекомендуется не заряжать и не разряжать её до конца, что уменьшает пробег до следующей зарядки.
График деградации батареи для Tesla Model S/X:
Если батарея заряжена на 100%, то некоторое время регенеративное торможение не будет работать — пока не появится доступного для заряда буфера. На самом деле всё не так страшно, так как обычно, батарею заряжают не до конца (до 80%-90%).
Зарядка EV занимает в разы большее время, чем заправка автомобиля с ДВС. При планировании дальней поездки нужно учитывать задержки на зарядки. Навигатор Tesla прокладывает маршрут учитывая Tesla Supercharger по пути и показывает сколько времени будет потрачено на каждом. Например, чтобы доехать на Tesla Model 3 long range из Vancouver, BC, Canada до Los Angeles, CA, US нужно потратить на зарядных станциях в сумме около 4 часов и вместо 19 часов нужно будет ехать 23.
Большой зоопарк самых разных вилок, розеток, мощности и способы оплаты на зарядных станциях. Для жидкого топлива всё значительно проще — два вида «пистолетов», оплата банковской картой на колонке.
Снег зимой на капоте на бензиновом двигателе может растаять сам. На электромобиле так не получится.
В статье могут содержаться неточности и даже ошибки. Если у Вас есть какие-нибудь полезные дополнения и ссылки на источники, напишите о них, пожалуйста, в комментариях или мне в диалог — таким образом публикация будет дополняться и уточняться. Заранее большое спасибо.
Это не специальный большой научный труд и не рассказ про Formula E или Drag Racing. Скорее, это небольшой справочник про особенности относительно доступных автомобилей массового производства.
+ + + + + Плюсы EV
Надёжность силовой установки
Меньше подвижных частей. Высокий ресурс электромотора. 1 ступень в трансмиссии.
Большие пробеги на Tesla
Экологичность
Статья на habr
Исследование от Oxford утверждает, что выбросы автомобиля, такие как диоксид азота являются причиной смерти более 10,000 человек ежегодно.
Заболеваний связанных с выбросами, при использовании дизельных автомобилей в 5 раз больше, чем при использовании бензиновых и в 20 раз больше, чем при использовании EV.
Статья на The Guardian
Ещё статья на The Guardian
EEA report: EVs are better for climate and air quality
Данные по Москве:
Спустя шесть лет, в 2004 г., в Москве поступление загрязняющих веществ от промышленных предприятий возросло до 8%, практически неизменным остался вклад объектов теплоэнергетики – 5% и еще более повысилась доля автомобильного транспорта – 87%. (В этот же период в среднем по России имело место другое соотношение: выбросы от автотранспортных средств составили 43%.) К настоящему времени автомобильный парк столицы составляет свыше 3 млн. единиц. Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу города составляет 1830 т/год или 120 кг на одного жителя.
Загрязнение CO2:
Энергетика некоторых стран:
Высокий КПД силовой установки
Даже с учётом всех преобразований энергии по пути от добычи до колёс КПД EV значительно выше КПД автомобиля с ДВС.
Статья на insideevs.com
Статья на The Guardian
Общие энергозатраты:
Безопасность
Отсутствие большого двигателя, который может травмировать пассажиров при столкновении. Большие зоны деформации спереди. Жёсткий каркас, создаваемый батарейным блоком (Tesla). Низкий центр тяжести — меньшая склонность к переворачиванию, лучшая управляемость.
Тест Tesla Model X на опрокидываемость. В тесте автомобиль ведёт себя как «неваляшка»:
Tesla Model 3 после серьёзного ДТП:
Низкая стоимость энергии
Обычно, энергия на км пути для EV дешевле в несколько раз.
Для США в случае с Tesla Model S электричество стоит почти в 3 раза дешевле, чем бензин:
Рекуперация энергии
На самом деле это важно. Очень. Езда — это всегда разгон/торможение. Путь в гору/под гору. Сжигать энергию замедления или движения с горы переводя её в тепло не практично. Совсем.
Менее шумная силовая установка
Электромотор + инвертор + редуктор значительно тише, чем ДВС + трансмиссия.
Силовая установка не создаёт вибраций
Когда я напомнил об этом одному моему знакомому, он сказал, что его Hyundai не вибрирует. Совсем. Оказалось, что вибрацию очень просто заметить, просто приложив к автомобилю руку.
Отклик на педаль ускорения
В EV он мгновенный. Т.е. он не просто молниеносно быстрый, а именно мгновенный. Лага нет. Это невозможно объяснить или понять, пока сам не прокатишься.
Ровный график разгона
Одноступенчатая трансмиссия и высокий крутящий момент.
Нет выхлопа и от него нельзя задохнуться
Не нуждается в вентиляции в таких местах как гараж, подземная парковка или тоннель. В США ежегодно более 500 человек погибает задохнувшись угарным газом в машине (некоторые умышленно).
Нет необходимости заводить и глушить двигатель
На самом деле это очень комфортно. Никогда не нужно думать заглушить ли двигатель на парковке, светофоре стоянке или нет. Не нужна специальная система Start Stop.
Нет необходимости проводить обкатку
Новый EV не нуждается в щадящем режиме работы первое время.
Режимы «обкатки» BMW M5 2007:
Нет необходимости прогревать двигатель
Холодный электромотор можно использовать на экстремальных режимах без повышенного износа.
Тахометр BMW M5 2007, который показывает допустимые обороты для холодного и разогретого двигателя:
Нет проблем со стартом при низких температурах
Как и нет самого понятия старт. Для многих жителей северных регионов это спасение. Можно будет забыть про «унёс аккумулятор домой», «отбуксировал на автомойку, чтобы прогреть», «нужна паяльная лампа», «вызываю службу прогрева», «выкрутить и подогреть свечи», «не глушить всю ночь», «заводить каждые несколько часов, чтобы не встала колом» и т.д.
Нет проблем на высокогорье
ДВС теряет свою мощность с уменьшением кислорода. «Задыхается».
The Volkswagen I.D. R Pikes Peak did the climb in 7:57 – beating the previous record of 8:13 set by none other than Sébastien Loeb in a Peugeot 208 T16 back in 2013.
Нет проблем с качеством топлива и недоливом
Электроны не имеют октанового числа. Нет не качественного электричества. Нельзя обмануть недолив пару кВт.
Меньшая склонность к возгоранию
В США ежегодно в среднем возгораются более 150,000 автомобилей (17 автомобилей в час) унося 209 человеческих жизней. В Германии 15,500. У Tesla на 225 тысяч проданных автомобиля было всего 4 возгорания.
Масштабируемость силовой установки
Двухмоторный электромобиль прост и эффективен. Новая Tesla Roadster имеет 3 электромотора.
Tesla Model 3:
RIVAL — 4 мотора
Простое распределение веса по осям
Особенность EV в том, что самый тяжёлый элемент — это батарея, которая может размещаться в центре. Проблем с избыточной нагрузкой на подмоторной оси и решения в виде мотор спереди, трансмиссия сзади не требуется.
Ровный пол
EV не необходим кардан, а следовательно тоннель и «горб» на полу для полноприводной или заднеприводной версии.
Более длительный срок гарантии на силовую установку
Tesla Model S/X имеют 8 лет гарантии на силовую установку без ограничения пробега.
Лучшее сцепление с дорогой
Электромотор быстрее и точнее контролировать. Тем более, если это не один, а два, три или четыре мотора — по двигателю на колесо.
Нет необходимости в дифференциале, когда по мотору на колесо
Такая схема у новой Tesla Roadster и Tesla Semi.
Нет необходимости в межосевом дифференциале для полноприводной версии
Отсутствие такого дифференциала, кроме увеличения надёжности и упрощения конструкции, также улучшает качество сцепления колёс с дорогой и внедорожные качества.
Торможение рекуперацией
Малый износ тормозных колодок и дисков. Нет опасности перегрева тормозов.
Передний багажник
Малый размер электродвигателя и батарея внизу позволяют гибко конфигурировать полезное пространство. Например, добавить передний багажник.
Отсутствие многих расходых материалов и ГСМ
Можно раз и навсегда забыть про замену многих фильтров, свечей, масла, ремней и прочего.
Официальная страница Tesla с регламентом обслуживания
Unlike gasoline cars, Tesla vehicles require no traditional oil changes, fuel filter, spark plug replacements, or emission checks. As an electric vehicle, even brake pad replacements are rare because regenerative braking returns energy to the battery, significantly reducing wear on brakes.
Низкая стоимость владения
Исследование
Исследование
Экономия $60,000 после 643,000 км на Tesla Model X
Статистика от владельца Tesla Model S
Сравнение стоимости обслуживания Tesla с немецкими автомобилями
Расходы на Tesla — отзывы владельцев
Нет необходимости в инфраструктуре заправочных станций
Большинство владельцев EV заряжают их на собственных «АЗС» — т.е. от домашней электросети. Зарядки по пути могут быть в самых разных местах — чаще всего просто на парковках и не требуют особенной территории.
Есть возможность самому добывать энергию
Можно создать свою собственную зарядную станцию — солнечные панели на крыше дома, ветряк и так далее.
В Калифорнии с 2020 года все новые дома по закону должны будут оборудованы солнечными панелями на крышах (этот закон не касается домов в тени и домов выше 3 этажей). Если посмотреть на карту, то можно увидеть, что больше 90% жилищного фонда в Калифорнии — это частные дома, т.е. под закон попадут почти все новые строящиеся жилые дома.
Батарея может использоваться как источник энергии для домохозяйства
Nissan Energy
Батарея может использоваться после ухудшения характеристик
После того, как ёмкость батареи упала для использования в EV её не обязательно перерабатывать, а можно ещё некоторое время использовать для хранения энергии. Так уже поступает BMW с батареями от BMW i3.
Нет проблем с буксировкой на тросе
ДВС с автоматической коробкой обычно нельзя буксировать без блокировки оси привода.
Зарядка буксировкой или гравитацией
Можно подзарядить буксировкой или спуском с горы.
Нет подтёков масла
Там, где стоят автомобили с ДВС зачастую можно увидеть характерный рисунок на асфальте — следы масла из двигателя/трансмиссии. У EV с этим значительно меньше проблем. Т.е. он чище не только в плане экологии и выхлопов, но и в самом прямом смысле слова.
Нет проблемы с утилизацией ГСМ
Не нужно менять масло, а значит утилизировать его (как и многие другие расходники).
Нет неприятного запаха выхлопа
Гараж, где хранится EV не будет иметь характерного запаха автомобиля с ДВС. По аналогии с помещением для курящих и без.
Нет опасности гидроудара
Легко преодолевает водные преграды, так как не нуждается в воздушной смеси для работы.
Внедорожные преимущества
Точное управление мощностью на колесе, а значит и пробуксовкой. Нельзя испортить грязью ремни и прочие агрегаты. Не боится пыли и песка в системе впуска или забившегося воздушного фильтра. Не нуждается в специальной системе подачи воздуха сверху, для преодоления водных преград.
Tesla Model X и Off-Road
Примеры EV внедорожников:
RIVAN
Camp Mode
В режиме Camp Mode к электромобилю стыкуется специальная палатка (обычно, к задней части автомобиля), открывается багажник и включается климат-контроль (музыка). Большой объём батареи и отсутствие выхлопа позволяют таким образом поддерживать нужную температуру в палатке.
Проще мыть
У Tesla не нужно мыть агрегаты под капотом и двигатель.
— — — — — Минусы EV
Вес
Пожалуй, это главный недостаток. При одинаковом пробеге электромотор + батарея всегда тяжелее, чем ДВС + трансмиссия + бак. Многие другие недостатки являются следствием того, что EV тяжелее автомобиля на ДВС.
Быстрее износ подвески
Вес. Кроме того подвеска должна быть надёжнее (а значит дороже), чтобы возить вес батареи.
Быстрее износ покрышек
Вес. Плюс постоянное торможение рекуперацией.
Сложности с манёвренностью на больших скоростях
Вес.
Сложности с зарядкой там, где нет инфраструктуры
Для подзарядки без инфраструктуры нужен генератор электричества, например на жидком топливе — нельзя просто принести электричество в канистре.
Возгорание батареи
Батарея может очень быстро воспламениться. Вероятно, её возгорание происходит быстрее и опаснее, чем возгорание бензобака автомобиля на жидком топливе.
Саморазряд
Требует постоянной зарядки. EV, в отличие от автомобиля на горючем топливе нельзя просто оставить на пару месяцев посреди поля или леса.
Капризная батарея
Батарею нельзя перегревать или переохлаждать без последствий для её ресурса. Кроме того, рекомендуется не заряжать и не разряжать её до конца, что уменьшает пробег до следующей зарядки.
Деградация батареи
График деградации батареи для Tesla Model S/X:
При полностью заряженной батарее теряет способность к рекуперации
Если батарея заряжена на 100%, то некоторое время регенеративное торможение не будет работать — пока не появится доступного для заряда буфера. На самом деле всё не так страшно, так как обычно, батарею заряжают не до конца (до 80%-90%).
Длительная зарядка
Зарядка EV занимает в разы большее время, чем заправка автомобиля с ДВС. При планировании дальней поездки нужно учитывать задержки на зарядки. Навигатор Tesla прокладывает маршрут учитывая Tesla Supercharger по пути и показывает сколько времени будет потрачено на каждом. Например, чтобы доехать на Tesla Model 3 long range из Vancouver, BC, Canada до Los Angeles, CA, US нужно потратить на зарядных станциях в сумме около 4 часов и вместо 19 часов нужно будет ехать 23.
Различные стандарты зарядки и способы оплаты
Большой зоопарк самых разных вилок, розеток, мощности и способы оплаты на зарядных станциях. Для жидкого топлива всё значительно проще — два вида «пистолетов», оплата банковской картой на колонке.
Холодный капот
Снег зимой на капоте на бензиновом двигателе может растаять сам. На электромобиле так не получится.
В статье могут содержаться неточности и даже ошибки. Если у Вас есть какие-нибудь полезные дополнения и ссылки на источники, напишите о них, пожалуйста, в комментариях или мне в диалог — таким образом публикация будет дополняться и уточняться. Заранее большое спасибо.
