Главная > Автоистория > Автоистория
 

Младшие братья троллейбусов
Электромобиль кажется новинкой только на первый взгляд. На самом деле его история длиннее, чем у автомобилей с бензиновыми двигателями. Первый электромобиль появился в 1838 году в Англии. Долгое время именно электрические двигатели использовались чаще всего при постройке немногочисленных автомобилей, соперничая только с паровыми машинами. Однако до начала ХХ века электромобили составляли лишь около 25% всего автомобильного парка. Это было связано с тем, что в 1906 году в производстве электромобилей была преодолена первая технологическая сложность. Поскольку запас хода и скорость у электрических и бензиновых экипажей были тогда примерно одинаковы, главным минусом электромобилей была сложная система подзарядки. Тогда еще не существовало привычных сейчас преобразователей переменного тока в постоянный, и зарядка автомобиля от сети осуществлялась далеко не изящным способом - для их подзарядки использовался электромотор, работавший от переменного тока. Он вращал вал генератора, к которому были подсоединены батареи электромобиля. Но вскоре был изобретен довольно простой в использовании выпрямитель тока. Хотя принцип его действия был непрост (для преобразования переменного тока в постоянный использовались пары ртути), развитию и использованию электромобилей это дало мощный толчок.

Ну а такие достоинства, как простота конструкции, при которой не требовались коробка передач, карбюратор, радиатор и т. д., и простота управления всегда высоко ценились как создателями автомобилей, так и покупателями. Именно поэтому в конце XIX и начале XX веков их производили и продавали значительно больше, чем автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. В Америке в 1900 году было выпущено 936 автомобилей с бензиновыми двигателями и 1585 электромобилей. Правда, электромобили тогда, как и сейчас, были довольно дороги. Цена одной из популярных моделей электромобилей Бейкера превышала стоимость бензиновых собратьев более чем в три раза.

Однако поклонники электромобилей полагали, что достоинства электромобиля стоят этих денег. Эти машины были очень тихими, практически бесшумными, очень чистыми (выхлопные газы и отработанное машинное масло вызывали тогда протест не по экологическим, а по эстетическим соображениям) и чрезвычайно простыми в управлении. Управление электромобилем было чрезвычайно простым и понятным любому человеку - даже далекому от техники. Достаточно было нажать одну педаль, чтобы машина поехала, и вовремя повернуть руль в нужную сторону, чтобы изменить направление движения. На некоторых моделях органы управления устанавливали у обоих передних мест и даже перед одним из задних! Хотя электромобили выпускались во многих странах Старого Света, особенно популярны они были в Америке. (Впрочем, в Штатах вообще автомобили были популярнее, чем в Европе, это относится к машинам и с бензиновыми, и с паровыми двигателями.) В Америке существовало множество крупных компаний, занимавшихся сборкой и выпуском электрических экипажей.

Бензиновые автомобили не могли еще противопоставить электромобилям выразительных доказательств своего преимущества, хотя уже тогда существовало мнение, что электромобили ездят медленнее и на меньшие расстояния. Но "бензиновые" рекорды были в то время тоже довольно скромны и вполне сравнимы с показателями, выдаваемыми электромобилями. А производители последних не жалели сил, чтобы продемонстрировать их достоинства. Уолтер Бейкер, знаменитейший американский конструктор и производитель электромобилей, выжал из своего творения 130 км/ч. А электромобиль фирмы "Борланд Электрик" проехал от Чикаго до Милуоки (расстояние 167 км, причем без асфальтового покрытия) на одной зарядке. На следующий день, после перезарядки, электромобиль вернулся в Чикаго своим ходом без происшествий. Во время пути его средняя скорость составляла 55 км/ч. Электрические развозные грузовики были способны поднять больше груза, что сделало их весьма популярными среди фирм, занимающихся доставкой товаров.

Электромобили Бейкера


Популярности электромобилей в Америке способствовали и электрокомпании. Ведь развитие и широкое распространение автомобилей с электромоторами гарантировало бы им огромный рынок сбыта. Поэтому владельцам электромобилей предлагалась зарядка по самым низким ценам и бесплатная установка зарядного оборудования дома или в офисе. Станции зарядки строились с интервалом не большим, чем способен преодолеть электромобиль без перезарядки, и вполне конкурировали с бензиновыми заправками. Популярность электромобилей была такова, что сам Генри Форд обдумывал совместный проект с Эдисоном. Были уже даже известны цена нового электромобиля - 785 долларов и завод, где он должен был производиться.

Но двигатели внутреннего сгорания развивались быстрее. Они первыми смогли предложить покупателям скорость и мощность, от которых человек не смог отказаться. Погоня за скоростью ведется до сих пор, несмотря на то что в результате приходится устанавливать специальные ограничители, чтобы она не превышала нормы ПДД слишком вызывающе. Так электромобиль появился и исчез, на короткое время завоевав себе горячих приверженцев и сдавшись затем под натиском индустрии бензиновых автомобилей. И хотя строительство электромобилей не прекращалось никогда, на долгие годы они оказались на задворках автопрома. Большая масса двигателя и батарей, малая их емкость надолго стали главным препятствием в развитии электромобилей. Конечно, они продолжали использоваться, но область их применения была довольно узка. В России опытные партии электромобилей начали выпускаться сразу после войны. В основном это были маленькие грузовики для перевозок внутри крупных помещений - например, Главпочтамта или аэропорта. Эта картина была характерна для всего мира, так же, как и постоянный энтузиазм конструкторов-одиночек, своими руками собиравших образцы, демонстрировавшие неплохие, но все же недостаточные, показатели.

Электромобили остаются пока дорогими игрушками


Проблема оставалась все той же - малая емкость батарей. Максимальная дальность пробега, которой можно было добиться от электромотора, питающегося от свинцово-кислотной батареи, составляла около 150 км. Первый прорыв был совершен с изобретением нового типа аккумуляторных батарей. Применение никеля вместо свинца позволило разработать множество новых аккумуляторов: никелькадмиевых, никельцинковых, никельводородных. Они превосходили предыдущее поколение аккумуляторов по целому ряду показателей - были долговечнее, быстрее заряжались, были нечувствительны к морозам. Самыми популярными в автомобилестроении являются никельметаллогидридные элементы, они применяются там уже почти десять лет. Основные показатели, определившие применение именно этих систем, - низкий саморазряд и максимальная удельная емкость. Благодаря этому максимальный пробег без подзарядки стало возможным увеличить до 250 км. Еще одно достоинство никельметаллогидридных батарей - быстрота подзарядки. За 10 минут зарядки она способна восстановить 80% емкости и выдерживает 80 тысяч циклов зарядки-разрядки.

Схема устройства советского электромобиля НИИАТ: 1 - акселератор; 2 - включатель; 3 - розетка для подзарядки; 4 - служебный аккумулятор; 5 - тяговый электродвигатель; 6 - редуктор трансмиссии; 7 - контейнеры с тяговой батареей аккумуляторов


Однако вопреки бытующему мнению о высокой экономичности аккумуляторных электромобилей анализ показывает, что химическая энергия топлива, сжигаемого на электростанциях, используется для движения транспортного средства всего на 15% и менее. Это происходит из-за потерь энергии в линиях электропередачи, трансформаторах, преобразователях, зарядных устройствах для аккумуляторов и самих аккумуляторах, электромашинах как в тяговом, так и в генераторном режимах, а также в тормозах при невозможности рекуперации энергии. (Для сравнения: дизельный двигатель в оптимальном режиме преобразует в механическую энергию около 40% химической энергии топлива.) При большом распространении аккумуляторных электромобилей им просто не будет хватать электроэнергии, вырабатываемой электростанциями мира, в то время как суммарная установочная мощность двигателей всех автомобилей намного превышает мощность всех электростанций мира. Поэтому оптимальным решением сейчас представляется такая техническая концепция, когда электричество вырабатывается на борту машины. При общечеловеческой любви к халяве было немало проектов заставить Солнце кормить электродвигатели - так, в Австралии, например, проводятся даже "солнечные ралли" для автомобилей на фотоэлементах. Иные из них показывают неплохие ходовые характеристики - так, в 1987 году на трансконтинентальном ралли солнцемобилей "Всемирный солнечный вызов" победитель на трассе 3000 км через пустыню между Дарвином и Аделаидой развил среднюю скорость почти 70 км/ч, а скорость на спринтерской дистанции превысила 135 км/ч! Однако достаточно посмотреть на эти машины, чтобы понять - до практического использования солнечной энергии в автомобилях еще далеко...

Солнцемобиль - устройство, далекое от жизни


Так что наиболее востребованными в нынешней ситуации представляются разработки гибридных автомобилей. В таких автомобилях сосуществуют два двигателя - электромотор и двигатель внутреннего сгорания, работающий, как правило, на дизельном топливе. Наибольшего коммерческого успеха среди автомобилей этого класса достигла "Тойота-Приус" - ее выбрали в качестве личного автомобиля уже десятки тысяч покупателей, что весьма неплохо для столь необычной конструкции. В принципе на сегодняшний день известны три схемы гибридных силовых установок. Самая простая - последовательная, где двигатель внутреннего сгорания работает в паре с генератором; электромотор, обеспечивающий тягу, питается от аккумулятора или генератора. По сути, это та же схема электрической трансмиссии, применяемой на карьерных грузовиках. Ее главный недостаток - очень большие потери энергии при передаче крутящего момента на колеса. Зато это позволяет использовать такое замечательное устройство, как "мотор-колесо", когда каждое колесо приводится в движение собственным небольшим электромотором, размещенным внутри колеса. Это позволяет управлять тягой каждого колеса индивидуально, что создает условия для уникальной управляемости. Колеса-двигатели быстро разгоняются, а при торможении не переводят кинетическую энергию в тепловую, а возвращают в тяговые суперконденсаторы, способные отдать или принять пиковый ток силой 500 А.

Мотор-колесо


В параллельной схеме выходные валы мотор-генератора и двигателя внутреннего сгорания связаны жестко, что не позволяет работать в стационарном режиме (то есть сохраняя постоянные обороты и нагрузку). В третьей, самой распространенной, схеме присутствуют также электромотор, двигатель внутреннего сгорания и генератор, причем выходные валы всех агрегатов связаны планетарным дифференциалом. Это позволяет практически без потерь распределять мощность между ними и позволяет двигателю внутреннего сгорания работать почти непрерывно. Ее недостатком является чрезвычайная сложность согласования работы агрегатов. Тем более впечатляет успех "Тойоты-Приус". В ее схеме генератор фактически выполняет роль коробки передач, работая то как электромотор, то как генератор, но сохраняя переменный крутящий момент и обеспечивая баланс между электрическим и бензиновым двигателями.

Гибридный двигатель "Тойоты-Приус"


Проблема электрического привода в автомобиле еще далека от своего оптимального решения. Кажется, что вот-вот, еще одно усилие ученых - и вместо бензозаправок появятся колонки с розетками... Но нет, пока что на высоте лишь привязанные к проводам троллейбусы. Но деться нам на самом деле некуда - нефть рано или поздно кончится.



материал подготовил: Павел Иевлев

Спец предложения






Смотрите также:




Форум


Автогороскоп

©2007 Все права защищены КарСеллер

Rambler's Top100 показано количество просмотров и посетителей за 24 часа