Зрозумійте ці концепції, і ви зможете порівнювати та порівнювати продуктивність і можливості електромобілів — і ви станете експертом у цій новій технології
Нові слова та поняття є частиною будь-якої нової автомобільної технології; пам’ятаєте, коли вам доводилося пояснювати, що таке турбо? Автомобілі з газовим двигуном існують так давно, що майже всі розуміють ключові терміни, які дають нам змогу порівнювати все: від потужності до економії палива до кількості галонів, які може вмістити бензобак. Електромобілі відрізняються — дуже відрізняються — від газових автомобілів і все ще досить нові, тому деякі терміни, які використовуються для їх порівняння, не зовсім зрозумілі.
Ми тут, щоб допомогти вам стати експертом з електромобілів.
Від накопичувачів енергії до високовольтної електроніки, ось наш посібник із семи термінів, які потрібно знати, щоб зрозуміти ключові елементи електромобілів і говорити про них так само впевнено, як про звичайні автомобілі.
Акумуляторна батарея для електромобіля
Акумулятор електромобіля складається з модулів, які, по суті, є коробками з багатьма окремими елементами, з’єднаних разом. Потім модулі з’єднуються один з одним, утворюючи акумуляторну батарею. Блок зазвичай міститься у великій металевій коробці з роз’ємами як для потоку струму, так і для охолоджувальної рідини, що необхідно для підтримки його оптимального робочого діапазону. Він може важити до півтонни і більше. У більшості електромобілів місце для електроабатеї майже таке ж широке, як і автомобіль, проходить під пасажирським салоном від передньої до задньої осі та має висоту менше ніж фут. Така велика маса внизу дає багатьом електромобілям низький центр ваги, що сприяє керуванню.
Потужність
Електрична потужність вимірюється в кіловатах (один кіловат дорівнює 1000 Вт); абревіатура — кВт. Щоб отримати уявлення про те, скільки це енергії, візьміть до уваги, що старі лампи розжарювання були потужністю 60, 75 або 100 Вт. Один кіловат еквівалентний 1,34 кінських сил, отже електромотор потужністю 100 кВт має 134 кінські сили. Більшість виробників перетворюють вихідну потужність своїх силових установок з кВт на кінські сили, щоб покупцям було легше це зрозуміти.
Ємність акумулятора
Подумайте про акумуляторну батарею транспортного засобу як про його бензобак: там зберігається енергія. Енергоємність батареї вимірюється в кіловат-годинах (кВт-год), тобто кількість енергії в кіловатах може бути передана протягом певного періоду часу в годинах. Наприклад, акумулятор ємністю 80 кВт/год здатний видавати 80 кВт — 107 кінських сил — протягом години. Це може здатися небагато, але сучасні транспортні засоби використовують лише частину доступної потужності, щоб пересуватися в звичайному русі. Ось чому той самий автомобіль може їздити багато годин і миль на своєму акумуляторі ємністю 80 кВт/год, перш ніж потребуватиме підзарядки. Хоча цей самий приклад блоку теоретично може виробляти 800 кВт (1073 к.с.) протягом шести хвилин, існують фізичні та хімічні обмеження на максимальну потужність акумулятора. Насправді пікова потужність електромобіля зазвичай обмежується потужністю, яку може передавати акумулятор, а не обмеженнями двигунів.
Діапазон EPA
Очікувана дальність пробігу електромобіля на одному заряді, визначена EPA, отримана в результаті тих самих наукових лабораторних тестів, які протягом десятиліть застосовувалися до бензинових автомобілів. Транспортні засоби встановлюються на динамометричний стенд, який відтворює умови руху на дорозі та рухається з необхідними швидкостями протягом певного періоду часу. Число на наклейці на вікні є «комбінованим» показником, який базується на 55 відсотках результату «міського» результату та 45 відсотків результату «шосе». Електромобілі набагато енергоефективніші на низьких швидкостях, тому в реальних умовах водіння вони, як правило, перевищуватимуть свій запас ходу по місту, але не досягнуть його на швидкості на шосе. Номери діапазону EPA можна знайти як на веб-сайті EPA, fueleconomy.gov, так і на наклейках вікон нових електромобілів.
Ефективність
Більше 10 років тому EPA хотіло придумати спосіб показати, наскільки ефективні електромобілі порівняно з бензиновими автомобілями. Було створено показник MPGe, що означає еквівалент миль на галон, який можна прямо порівняти з кількістю миль на галон автомобіля на газі на енергетичній основі, шляхом ділення енергії, яку використовує EV, на типову кількість, що міститься в одному галоні бензину (33,7 кВт-год). Електромобілі споживають енергію набагато ефективніше, ніж автомобілі на паливі. Типовий компактний позашляховик EV може забезпечити сумарне число 95 MPGe, тоді як бензиновий еквівалент подібної продуктивності може легко знизитися до 22 mpg комбінованого діапазону. Ви побачите сумарні показники EPA/місто/шосе MPGe на панелі специфікацій кожного електромобіля, який ми тестуємо, але насправді це не той термін, який прижився в реальному світі, і його рідко цитують.
Крім того, деякі ветерани-водії електромобілів вимірюють ефективність у тому, скільки миль вони проїжджають від 1 кВт/год ємності акумулятора. Хорошим емпіричним правилом є те, що під час змішаного водіння очікуйте приблизно три милі на кВт-год, хоча, як кажуть, ваш пробіг може відрізнятися.
Швидкість зарядки
Це складно, але все ж важливо знати. Подібно до того, як батарея видає енергію з заданою швидкістю кіловат протягом певного часу, її також можна заряджати із заданою швидкістю. Швидкість заряджання залежить від трьох компонентів, усі з яких можуть мати різні рівні заряду: максимальна швидкість заряду батареї (контрольована силовою електронікою автомобіля), кількість енергії, яку може прийняти бортовий зарядний пристрій, і рівень потужності зарядного обладнання.
Сьогодні більшість електромобілів долають більшість своїх кілометрів/миль на домашній зарядці, яка зазвичай відбувається вночі; деякі водії також можуть заряджати свої електромобілі на роботі протягом дня. Обидва типи підзарядки здійснюються через заряджання змінним струмом або на Рівні 1 — стандартній північноамериканській 120-вольтній настінній розетці — або на більш потужному Рівні 2 — через спеціальну домашню зарядну станцію з власною ланцюгом на 240 В.
Зарядка електромобілів
Зарядка рівня 1 рухається з льодовиковою швидкістю; це додасть приблизно дві-три милі діапазону на годину. Зарядка рівня 2 може збільшити швидкість до 25 миль на годину залежно від потужності бортового зарядного пристрою автомобіля, яка може змінюватися від 3,3 до 19,2 кВт. Математика досить проста: батарея на 80 кВт/год, яка заряджається на 8,0 кВт, може бути повністю розряджена приблизно за 10 годин, хоча до цієї цифри потрібно додати близько 10 відсотків, щоб врахувати втрати, які відбуваються під час процесу заряджання.
Найшвидший спосіб збільшити запас ходу – підключити швидкий зарядний пристрій постійного струму, якщо ваш електромобіль має таку можливість – майже всі нові моделі так. Ці потужні швидкі зарядні пристрої доступні лише в громадських місцях – ви не можете встановити станцію швидкої зарядки постійного струму вдома. Старіші електромобілі можуть підтримувати зарядку постійним струмом на потужності до 50 кВт, але новіші моделі витримують принаймні 100 кВт, часто 150–200 кВт, а деякі можуть підтримувати до 350 кВт протягом короткого періоду.
Ці швидкості заряджання не зберігаються протягом усього циклу заряджання, що означає, що автомобіль, здатний заряджатися на 350 кВт, може заряджатися з такою швидкістю лише тоді, коли акумулятор майже розряджений, і лише протягом 10-20 відсотків циклу заряджання. Після цього він почне сповільнювати швидкість заряджання, щоб захистити акумулятор, оскільки швидке заряджання виробляє багато тепла, що є ворогом терміну служби акумулятора. Зауважте також, що швидка зарядка постійним струмом стає досить повільною вище 80 відсотків ємності акумулятора; як і на вашому мобільному телефоні, останні 20 відсотків можуть зайняти стільки ж часу, скільки й решта заряду. Багато водіїв електромобілів припиняють швидку зарядку постійним струмом, коли акумулятор досягає цього рівня; деякі зарядні мережі навіть автоматично завершують сеанс заряджання на 80 відсотках.
Двигун електромобіля – що потрібно знати
Практично кожен електродвигун має один, два або, в рідкісних випадках, три або навіть чотири електродвигуни, що приводять в рух колеса. Для основних електромобілів зазвичай пропонуються базові моделі з одним двигуном, що приводить в дію задні колеса, і дорожчі моделі з додатковим двигуном, що приводить в рух передню вісь, хоча для деяких моделей все навпаки; базова модель може бути передньопривідною. Електродвигуни — це просто більші, міцніші та потужніші версії багатьох менших двигунів у бензинових автомобілях, які приводять у дію все, від сидінь до задніх дверей.
Є три основні типи, але всі вони мають однаковий ефект: вони беруть енергію з батареї та використовують її для живлення коліс.
Електродвигуни, як правило, створюють максимальний крутний момент при нульових обертах, буквально в той момент, коли вони починають обертатися, тому вони відчувають таку чутливість поза мережею та майже на будь-якій швидкості автомобіля порівняно з бензиновими двигунами. Вони також виробляють величезну потужність для своїх фізичних розмірів порівняно з двигунами внутрішнього згоряння.