История создания электромобилей насчитывает уже более сотни лет. Многие не знают, но именно на электрический привод уповали первые создатели самоходных транспортных средств, ведь электромотор был изобретен гораздо раньше двигателя внутреннего сгорания. К тому же, несмотря на довольно равнодушное отношение к окружающей среде 100 с лишним лет назад, уже тогда четко осознавали, что электричество гораздо более чистая энергия и во многом более продуктивная, чем органическое топливо.

Первые попытки создания автомобиля (тогда он назывался немного иначе) начались еще в середине 30-х годов XIX века, причем все задумывалось, как довольно крупный проект с большими перспективами.

Помимо близких к нашему времени новаторов отрасли, нельзя не упомянуть о достижениях изобретателей позапрошлого и прошлого столетия, которые внесли существенный вклад в казалось бы безальтернативно доминирующее положение автомобилей с ДВС.

Именно с этой целью мы решили воссоздать хронологическую линию того, как эволюционировали электромобили, постаравшись указать в таймлайне самые весомые изобретения в отрасли, а также дать некоторую оценку, почему глобальная электрификация автомобилей была отложена почти на сотню лет.

«В 1895 году в Америке был проведен первый автомобильный пробег, победителем которого стал именно электромобиль, а в следующем 1896 году в Америке появился первый автодилер, который продавал исключительно электромобили.»

1899

Электромобиль Jamais Contente бельгийского пилота и конструктора Камиля Женатци установил рекорд скорости в 100 км/ч. Электромобиль-рекордсмен интересен своей технологией, которая включала два электрических мотора обеспечивающих мощность 68 л.с., а также тормозной системой которая останавливала автомобиль за счет смены полюсов подключения к источнику энергии.



1899

Создание «Electric Vehicle Company» — промышленного объединения семи крупнейших американских производителей электромобилей с целью монополизировать (тогда это еще разрешалось) рынок США. Появление этой компании наглядная демонстрация того, что на конец XX века электромобили были одними из самых приоритетных персональных транспортных средств, что наглядно демонстрирует и статистика, указывающая, что по состоянию на 1900 год: 38% автомобилей в США используют электричество, 40% ездят на паровом двигателе и 22% используют бензин.



• 1900

  Знаменитый Фердинанд Порше в 23 года строит свой первый автомобиль, электрический Lohner, который к слову стал первым переднеприводным автомобилем в мире, да к тому же с установленным гидроусилителем руля.

  

  1901

  Томас Эдисон оформляет патент железо-никелевой батареи, которая впоследствии станет основой для его будущего электромобиля, а также основным источником энергии для электромобилей других производителей.

  

• 1902

  Электромобилем Уолтера Бейкера под названием «железнодорожная торпеда» установлен первый официально зарегистрированный рекорд скорости в 167 км/ч, который продержался 64 года. Спустя некоторое время он строит еще более мощный электромобиль, но во время рекордного заезда врезается в толпу людей, убивая двух из них и после этого никогда больше не садится за руль.

  

  1905

• 1906

  Чикагская компания Woods Motor выпускает электрический автомобиль Woods Queen Victoria Electric.

  

  1907

  Основание легендарной компании , которая первой в мире наладила массовый выпуск электромобилей, пользовавшихся невероятным успехом у женщин. Автомобили компании для своей жены покупал даже главный автопромышленник эпохи Генри Форд, и это несмотря на выпуск своего главного детища Ford T, который, если выражаться образно «похоронил» или как минимум отсрочил на долгие годы развитие электромобильной отрасли.
  Электромобили компании Detroit Electric выпускались и обслуживались с 1907 по 1939 год.

  

• 1913

  Этот год можно считать исторической, но не самой позитивной вехой в истории развития электромобилей. В этом году Генри Форд запускает свою новую сборочную линию (конвейер) для массового производства своего Форда Т, это приводит к тому, что бензиновые автомобили становятся в два, а то и в три раза доступнее электромобилей, производителям которых в свою очередь нечего предложить в ответ на успех Форда. К тому же бензиновые автомобили предлагали фактически неограниченный пробег, в то время как самый большой запас хода электромобиля был 65 километров, а максимальная скорость составляла 32 км/ч. Также, большая популярность электромобилей среди женщин, привела к некой предвзятости к ним со стороны мужчин, которые привыкли доминировать в ту далекую маскулинную эпоху. Таким образом, отрасль на протяжении последующих 50 лет пребывает в упадке.

  1947

  

• 1956-1961

  Возрождение интереса к электромобилям связывают с появлением маленького электромобиля Henney Kilowatt, который мог проезжать порядка 100 километров и имел максимальную скорость в 97 км/ч, но ввиду своей дороговизны был крайне не популярен и не востребован.

  

«В 70-х годах XX века в мире разгорелся топливный кризис, причиной которому стали политические конфликты ведущих стран мира. Цены на топливо стали повышаться, что негативно сказывалось на экономике США и как следствие на благосостоянии граждан. Чтобы решить эту проблему Конгресс США в 1976 году принимает, как оказалось впоследствии, революционный закон «о расширении исследований в области электродвигателей, аккумуляторов и других компонентов пригодных для создания электрических или гибридных транспортных средств.»
Принятие закона мгновенно вернуло интерес к отрасли, ведь помимо защиты государства, всем работающим в данной сфере компаниям полагались огромные льготы, преференции и материальная поддержка.

1990

Крупнейшая автомобильная корпорация в мире General Motors представляет свой концептуальный электромобиль GM Impact. Демонстрация модели стала своеобразным сигналом к тому, что электромобили возвращаются в сферу интересов крупных игроков на автомобильном рынке.



• 1996

  Налажено массовое производство GM Impact EV1 (Electric Vehicle 1), который выпускался вплоть до 2003 года, но был доступен только в качестве арендованного электромобиля.

  

  1997

  Мир впервые серьезно заговорил о гибридах. На дорогах Японии, а в последствии США и всего мира появляется знаменитая Toyota Prius, сверхтехнологичное для своей эпохи авто, совмещающее в себе работу ДВС и электродвигателя. Принято считать, что именно этот автомобиль установил новые экологичные стандарты в отрасли и кардинально изменил подход к производству автомобилей.

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

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

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

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

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

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

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

Чтобы понять, кто изобрел электромобиль нужно обратить свой взгляд далеко в девятнадцатый век. Именно в то время жили изобретатели, которые предлагали свои варианты моделей. Однако массовый выпуск машин с электрической тягой состоялся уже в начале двадцатого века.

Создание первого электромобиля в мире можно отнести к 1828 году. Изобретатель Аньос Джедлик из Венгрии смастерил компактный автомобиль, напоминающий скейтборд с электромотором. Разумеется, большую полноценную машину такой двигатель не тянул, но это был уверенный шаг в правильном направлении.

Следующий шаг в изобретении электромобиля около 1830 года сделал Роберт Андерсон, который представил публике экипаж на электротяге. Примерно в тоже время свою модель показал Стратин Гронинген из Голландии.

Создатель электромобиля Томас Давенпорт в 1842 году создал уже более интересную модель, где была воплощена концепция электроячеек без перезарядки. Нужно сказать, что в Питсбурге в то время ходил локомотив, который подпитывался электричеством от рельс.

Историки, которые спорят о том, когда был создан первый электромобиль, нередко вспоминают талантливых инженеров Камиля Форе и Гастона Платье из Франции. Во второй половине 19-го века они значительно усовершенствовали аккумуляторную батарею. Автомобили с таким новшеством смогли проезжать значительные расстояния без остановок на подзарядку.

В 1899 года бельгиец Камиль Женатци создал свой самый первый электромобиль, который развил рекордную тогда скорость в шестьдесят восемь миль в час. Некоторые полагают, что именно это год создания машины с электротягой.

Русские изобретатели того времени внесли немалый вклад в создание электромобилей. К примеру, Павел Яблочков первый выдвинул одну из концепций электрокара, на которую получил патент. В 1879 году профессор Владимир Чиколев создал теорию по регулировке скоростей электромобиля, где задействованы контролеры. Он же придумал уникальную систему запуска электромотора.

Ипполит Романов и его электромобиль, 1899 год.

Огромный вклад в создание электромобилей сделал Ипполит Романов из Санкт-Петербурга. В 1899 год спроектировал и собрал четыре разных моделей электрокаров. Чтобы понять, какой был первый электромобиль в России нужно представить семнадцати- или двадцатичетырехместный омнибус. Такая машина весила около семисот двадцати килограмм. При этом ровно половину веса занимали аккумуляторы. Мощность электрокара составляла шесть лошадиных сил. К примеру французская модель электрокара того времени весила 1440 кг с аккумуляторами весом в 410 кг. Запас хода отечественного электрокара составлял около 100 км.

Наверное, многие удивятся, когда узнают, что история электромобиля берёт своё начало еще с 1830-х годов. Мало кто знает, что первый электромобиль появился почти на полвека раньше, чем первый обычный автомобиль. Мало того, поначалу, на заре автомобилестроения электромобили были даже более распространены, чем бензиновые транспортные средства. Впрочем, это не так уж и удивительно, поскольку устройство электродвигателя намного проще, чем любого вида двигателей внутреннего сгорания.

• С чего началась история электромобилей?
• Первые электромобили и первые рекорды
• Электромобильные гиганты конца XIX – начала XX века
• Почему электромобили были лучше бензиновых?
• Завершение эры электромобилей в XX и воскрешение в XXI веке

С чего началась история электромобилей?

Развитие автомобилей на электротяге началось с того, что Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, чем озадачил всех инженеров и изобретателей, которые принялись искать, как же можно его применить на практике.

Под понятием «электромобиль» мы имеем в виду такое транспортное средство, в котором крутящий момент на приводную ось создаёт электричество, получаемое традиционно от химического источника тока, а в современных разработках дополнительно – от солнечного излучения либо от рекуперации кинетической энергии во время торможения.

Венгр Аньос Джедлик в 1828 году приделал электродвигатель к тележке размером со скейтборд. В 1834 году российский изобретатель Б. Якоби создал первый в мире пригодный к практическому применению электродвигатель принципиально новой конструкции (с вращающимся якорем) – он создавал крутящий момент, который было проще преобразовывать в другие виды движения, чем возвратно-поступательное, которое создавали предшествующие электродвигатели.

Первые пробы создания экипажей, приводимых в движение электромоторами, начались в 1859 году, после изобретения свинцового аккумулятора. Первые попытки создания транспорта на электричестве предпринял известный англичанин Томас Паркер, пытавшийся применить его для локомотивов лондонского метро и трамваев. Позднее он занялся изобретением автономного электрического транспортного средства, не требующего контактных проводов.

Первые электромобили и первые рекорды

Имя первого изобретателя электромобиля точно никто не знает, но известно, что шотландец Роберт Андерсон, американец Томас Девенпорт и англичанин Роберт Девидсон приблизительно в один и тот же период времени представили миру свои электрические конструкции. Эти безлошадиные электрические экипажи отличались огромным весом, малой скоростью передвижения, не превышающей и 4 км/час, и неособенной практичностью. Главная проблема заключалась в отсутствии подзаряжаемых аккумуляторов, которые бы отличались сравнительно небольшими размерами, позволяющими заряжать электромобили. История их развития продолжилась после того, как в 1865 году французом Гастоном Планте был представлен прообраз современного аккумулятора. Позднее (1878 г.) его усовершенствовал Камилл Фор. Подобные аккумуляторы стали наиболее распространёнными и до сих пор используются в транспортных средствах для запуска двигателей.

В США в 1888 году изобрели трёхколёсный электромобиль с 10 свинцово-кислотными аккумуляторами, весящими примерно 40 кг. Конструкция могла развивать скорость до 8 миль в час при мощности двигателя в 0,5 л. с. Пожалуй, её можно было назвать, скорее, трёхколёсным электровелосипедом.

В 1889 году инженер Ипполит Романов создал первый русский электромобиль на две персоны. Он имел передний привод, причём пассажиры также располагались впереди экипажа, в то время как водитель сидел сзади и возвышался над ними на высоком сиденье. Отсек с аккумуляторами находился позади салона, а сами они были легче аналогов, благодаря чему вес автомобиля удалось снизить до 720 кг.

Для сравнения – популярный в те годы «Жанто» (Франция) весил ровно вдвое больше. Он мог разогнаться до 35 км/ч, однако, проехать мог примерно с километр. Каждый двигатель при 1800 оборотах давал мощность 6 л. с.

Чуть позднее, в 1890 году американец У. Моррисон представил публике 6-местный фургон, который мог разгоняться до 23 км/ч.

Первым, кто решился опробовать электрические самодвижущиеся повозки, стал граф Гастон де Шаслу-Лоба – французский автогонщик. Он же и установил первый скоростной рекорд, зарегистрированный официально в 1898 году. Тогда его автомобиль разогнался до невероятных 63 километров в час.

Через 4 месяца этот рекорд был улучшен другой маркой электромобиля «Le Jamais Contende», причём он сразу же перевалил за знаковые 100 км/ч и составил 105 км/ч. Это удалось бельгийцу Камилю Женатци, который управлял экипажем собственной конструкции с обтекающими контурами. Чтобы поставить рекорд, инженер поставил в машину два электромотора, дававшие в сумме 67 л. с.

Новый вид транспорта быстро приглянулся бизнесменам, поэтому уже в 1898 году по улицам Берлина, Лондона, Парижа и Нью-Йорка уже бегали электрические таксомоторы. Их заряжали в специальных комнатах.

Электромобильные гиганты конца XIX – начала XX века

С 1899 года к выпуску электромобилей приступила компания «Woods» из США. Вначале в Чикаго был представлен двухместный автомобиль скромных размеров «Electric Buggy».

А в 1905 году уже можно было полюбоваться роскошным «Woods Victoria», который представлял собой карету, снабжённую парой 2,5-сильных электродвигателей, модель могла разгоняться до 30 км/с.

Ещё через 10 лет был предложен первый гибрид «Dual Power», который разгонялся со старта до 24 км/ч на электрической тяге, а после этого включался 27-сильный бензиновый двигатель, который доводил скорость машины до 56 км/ч. Подобных гибридов, стоящих 2 700 долларов, выпустили порядка 600 штук за три последующих года.

Легендарный Фердинанд Порше также начинал свою карьеру именно с электромобилей. В 1900 году на Парижском автосалоне им была представлена уникальная модель «Lohner-Porsche», на передней оси которого стояла пара электромоторов мощностью 3,5 л. с. каждый. Экипаж был способен разгоняться до 50 км/ч, а ресурс автономного пробега составлял 50 километров.

Позднее Порше специально для британского автогонщика Харта изготовил автомобиль, имевший отдельный электродвигатель в каждом колесе, таким образом, он оказался первым в мире полноприводным автомобилем.

Таланту Порше принадлежит и первый в мире гибридный автомобиль «Semper Vivus», в котором вместо привычных аккумуляторов был установлен 4-цилиндровый бензиновый двигатель, который и вырабатывал электричество.

На рубеже XIX-XX веков скорость и запас хода у электромобилей и машин с бензиновыми двигателями находились примерно на одном уровне. Однако были некоторые сложности с подзарядкой аккумуляторов: их нельзя было просто подключить к розетке, чтобы через несколько часов они оказались заряженными. Поскольку в сети поддерживается переменный ток, то требовался ещё выпрямитель тока – в сеть включался электродвигатель переменного тока, который вращал вал генератора постоянного тока, а уже к последнему и подключались аккумуляторные батареи. Но даже такие технические сложности не помешали быстрому распространению электрических такси, которых к 1910 году по Нью-Йорку бегало уже около 70 тысяч.

Прогресс электромобилей продолжался. Например, в 1900 году на долю электрических автомобилей приходилось 28% всех самодвижущихся транспортных средств. В 1912 году было зарегистрировано 33,8 тысяч новых электромобилей, в то время как бензиновых – только 19,5 тысяч. К подобным объёмам выпуска электромобилей мир смог вернуться только через 100 лет.

Видео об истории создания и развития электромобилей:

Особенно отличилась в производстве электромобилей основанная в 1907 году компания «Detroit Electric». К разработке её моделей приложил свой талант сам Томас Эдисон, он изобрёл никелевую батарею, которая подняла ресурс пробега машины до 80 км без подзарядки. Правда, максимальная скорость авто была невысока – всего 39 км/ч, однако, этого вполне хватало для городских условий. Компания предлагала клиентам несколько кузовов на выбор.

Сам Эдисон разъезжал на купе «Detroit Electric», а следом за ним на подобные же экземпляры сели генерал Эйзенхауэр (ставший позднее президентом США) и сам Джон Рокфеллер. Жена Генри Форда, пренебрегая патриотизмом, некоторое время предпочитала пользоваться этой же маркой.

Позднее, в 1948 году в СССР был построен электромобиль НАМИ-751 с грузоподъёмностью в 1,5 т, который использовали для перевозки почты.

Почему электромобили были лучше бензиновых?

В 80-х годах 19 века начался бум электромобилестроения, вызванный созданием сравнительно лёгких, а главное, достаточно ёмких и подзаряжаемых аккумуляторов. Это время многие называют «золотым веком» электромобилей. В те времена двигатели внутреннего сгорания считались малоперспективными. Средние электромобили тех лет могли развивать скорость до 3 км/час, а одной подзарядки батареи хватало на целый день. К тому же электромоторы заводились практически без проблем, не требовали переключения передач и работали довольно тихо.

Полной противоположностью в то время был автомобиль. Его мотор грохотал, капризничал, выпускал огромные облака гари, которые к тому же имели отвратительный бензиновый запах. Запускались такие автомобили вручную, а для их управления требовалось переключать передачи, поэтому они не пользовались спросом у покупателей в то время.

Первое время электромобили прекрасно конкурировали с двигателями внутреннего сгорания:

• Работали тише, были мощнее, не отравляли выхлопами воздух.
• Их эксплуатация также обходилась дешевле.
• Их было намного проще заводить, ведь бензиновые двигатели той поры заводились с помощью большой заводной рукоятки и приличных усилий.
• Упрощалось и обслуживание электродвигателей: ни масла не нужно заменять, ни фильтров, ни свечей зажигания – а ведь это приходилось делать самим автомобилистам, поскольку сеть автосервисов тогда ещё не сформировалась.

Электродвигатели с первых же оборотов обеспечивали хорошую тягу, поэтому не требовали многоступенчатой, сложной трансмиссии. Примерно в то же время в Европе и Америке началась массовая электрификация, поэтому даже представители среднего класса могли не испытывать нужду с подзарядкой своих аккумуляторов. Уже в то время предлагалась бесплатная замена аккумуляторов.

Завершение эры электромобилей в XX и воскрешение в XXI веке

В 20-х годах ситуация кардинально поменялась, когда все заметней стал проявляться главный недостаток электромобилей – недостаточный запас хода. В США, Германии и Италии в эти годы массово создавалась сеть автодорог, благодаря которым открылась возможность дальних путешествий. Вот для них больше всего и подходили автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Поэтому их стали больше развивать и совершенствовать: для комфортного запуска появился электрический стартер, двигатели стали работать надёжнее и тише. А благодаря конвейерному способу изготовления удалось значительно понизить себестоимость автомобилей и резко увеличить их производство. Поскольку бензин в те годы стоил очень дёшево, то о его расходе никто не задумывался, тем более никого не волновала окружающая среда.

Фактически стремительно развивающаяся история создания электромобилей завершилась к 1930 году - к этому времени их практически прекратили производить.

До начала 1990 годов о них вовсе не вспоминали, пока не возникла острая проблема, связанная с необходимостью охраны окружающей среды. К тому же стало понятно, что запасы нефти не безграничны. Поэтому некоторые компании начали выпускать электрические транспортные средства. Первый современный серийный автомобиль GM EV1 был выпущен в США в 1996 - 2003 годах.

Ещё один занятный факт – электромобили стали единственными средствами передвижения, которые смогли покинуть Землю и работать на других небесных телах. Все виды советских, американских и китайских луноходов и марсоходов по вполне понятным причинам имеют исключительно электрический привод, а источником энергии для них стали солнечные батареи.

А Вы знали, что история электромобилей такая долгая? Как Вы относитесь к электрокарам? Считаете ли Вы, что за ними будущее? Поделитесь своим мнением в комментариях .

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

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

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

Вторая половина XX века

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

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

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

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

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

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

Сравнение с другими транспортными средствами

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

Преимущества

Недостатки

Аккумулятор электромобиля

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

Сравнение с гибридными автомобилями

Преимущества

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

Недостатки

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

Различные варианты реализации электромобиля

Электромобили оснащенные аккумуляторными батареями

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

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

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

Электромобили оснащенные топливными элементами

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

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

Комбинированные энергоустановки

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

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

Электромобили использующие другие источники энергии

Электромобили на солнечных батареях

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

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

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

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

Производство и эксплуатация

Инфраструктура зарядки электромобилей

Современное применение

2011 Chevrolet Volt

Электромобиль Reva NXR (Индия) ~9,995 евро

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

Электроцикл украинского производства

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

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

Имеющееся серийное производство

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

• Европа
  • Lightning car
• Болгария
  • БГ Кар

Северная Америка

• Канада
  • ZENN Motor Company

Модели электромобилей

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

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

Интеграция дома и электромобиля

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

Перспективы

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

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

Планы автопроизводителей

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

Правительственные планы

Европа

Германия

Франция

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

Ирландия

Азия

Япония

Китай

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

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

Южная Корея

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

Индия

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

Энергетика

Уравнение баланса энергии:

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

Полная масса электромобиля, кг:

G = G а +G э +G п +G б

Вес аккумуляторной батареи (в первом приближении) :

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

Удельная энергия батареи:

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

Максимальная мощность обеспечения механического движения :

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

Полная мощность батареи:

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

См. также

Примечания

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