ЭЛЕКТРОМОБИЛИ (BEV/EV): ПОЛНОСТЬЮ НА ЭЛЕКТРОТЯГЕ

Батарейные электромобили (Battery Electric Vehicles) – это полностью электрические транспортные средства, работающие исключительно от аккумуляторных батарей без участия двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

EV – это аббревиатура, означающая «электрический транспорт». Чаще всего, когда говорят об EV, подразумевают именно электромобили, использующие один или несколько электродвигателей и получающие энергию от электричества. Однако, в некоторых случаях, под этим термином могут подразумевать и гибридные машины, включая подключаемые, поскольку они тоже используют электрическую энергию, пусть и не всегда как основной источник. Чтобы избежать путаницы, для более точного определения был введен термин BEV.

Принцип работы BEV довольно прост. Электричество из батареи поступает в инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный, необходимый для работы электромотора. Электромотор вращает колеса через редуктор (в большинстве случаев), и автомобиль едет. Когда вы тормозите, электромотор может работать как генератор, преобразуя кинетическую энергию в электрическую и возвращая ее обратно в батарею, увеличивая запас хода. Этот процесс называется рекуперативным торможением.

Сегодня китайские производители произвели настоящий фурор на рынке BEV. BYD Han L EV с запасом хода более 700 км и впечатляющим разгоном до 100 км/ч за 2,7 секунды стал настоящим флагманом бренда. NIO ET7, оснащенный батареей емкостью 150 кВт·ч, обеспечивает запас хода более 1000 км и поддерживает уникальную систему быстрой замены батарей (NIO Power Swap).

Xpeng P7, конкурент Tesla Model 3, демонстрирует передовые технологии автопилота XPILOT 3.5 и запас хода до 706 км по циклу NEDC. Geely Geometry A, с элегантным дизайном и запасом хода до 500 км, активно расширяет присутствие на международных рынках.

Несмотря на некоторые недостатки, электромобили на батарейках становятся все более популярными и доступными. Технологии развиваются, запас хода увеличивается, время зарядки сокращается, а цены снижаются. Многие автопроизводители активно инвестируют в разработку и производство BEV, и все больше стран ставят цели по полному переходу на электромобили в будущем.


ГИБРИДНЫЕ АВТОМОБИЛИ: ЛУЧШЕЕ ИЗ ДВУХ МИРОВ

Обычные гибриды (HEV)

Гибридные электромобили (Hybrid Electric Vehicles) используют как бензиновый двигатель, так и электромотор, но без возможности подключения к электросети. Система сама определяет, какой источник энергии использовать и когда переключаться между ними.

HEV используют электромотор для помощи ДВС при разгоне и движении на низких скоростях, что позволяет снизить расход топлива и выбросы. При торможении электромотор работает как генератор, преобразуя энергию в электричество и заряжая батарею. ДВС автоматически включается и выключается в зависимости от нагрузки и скорости движения, оптимизируя расход топлива.

HEV автомобилями являются Toyota Prius и Lexus RX450h. К примеру, BYD Song Plus DM с системой DM-i (Dual Mode intelligent) обеспечивает расход топлива всего 4,4 л/100 км благодаря данной технологии.

Обычные гибриды – это хороший выбор для тех, кто хочет снизить расход топлива и выбросы, но не готов переходить на электромобили. Они представляют собой компромисс между традиционными автомобилями с ДВС и электромобилями, предлагая экономию топлива и удобство использования. Однако, с развитием технологий и снижением цен на электромобили, роль обычных гибридов может постепенно уменьшаться. Они могут стать мостом между прошлым и будущим автопрома, но не конечной точкой.


Подключаемые гибриды (PHEV)

Подключаемые гибриды или PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles) – сочетают в себе преимущества электротяги для коротких поездок и бензинового двигателя для дальних путешествий, предлагая водителям гибкость и уверенность. Плагин-гибриды могут заряжаться от электросети и проезжать значительные расстояния только на электротяге, прежде чем включится ДВС.

PHEV имеют аккумуляторную батарею большего размера, чем обычные гибриды (HEV), и могут проезжать значительное расстояние (обычно от 30 до 80 км) только на электротяге. Когда заряд батареи заканчивается, автоматически включается бензиновый двигатель, позволяя продолжить движение как на обычном гибриде. PHEV можно заряжать от обычной розетки или от зарядной станции, что позволяет использовать их как электромобиль для ежедневных поездок и как бензиновый автомобиль для дальних путешествий.

BYD Tang DM-p с технологией Plug-in Hybrid 3.0 разгоняется до 100 км/ч за 4,5 секунды и обеспечивает электрический запас хода 140 км.

Подключаемые гибриды – это хороший выбор для тех, кто хочет получить преимущества электромобиля, но не готов полностью отказываться от бензинового двигателя. Они предлагают гибкость и уверенность, позволяя ездить на электротяге в городе и на бензине на трассе. PHEV могут быть идеальным решением для тех, кто не имеет возможности установить домашнюю зарядную станцию или часто совершает дальние поездки. Однако, важно помнить, что эффективность PHEV напрямую зависит от того, как часто вы будете заряжать батарею и использовать электротягу.


Гибриды с увеличенным запасом хода (EREV)

Гибриды с увеличенным запасом хода (Extended Range Electric Vehicles) – это автомобили, которые ездят как электромобили, но с секретом. У них есть бензиновый двигатель, который не приводит колеса в движение напрямую. Вместо этого он работает как генератор, подзаряжая батарею, когда она разряжается. Эти автомобили принципиально отличаются от PHEV тем, что ДВС не учавствует напрямую в передвижении автомобиля.

EREV используют электромотор для привода колес, как и обычные электромобили (BEV). У них также есть аккумуляторная батарея, которая обеспечивает определенный запас хода на электротяге. Однако, в отличие от BEV, EREV имеют небольшой бензиновый двигатель, который соединен с генератором. Когда заряд батареи падает до определенного уровня, бензиновый двигатель автоматически запускается и начинает вращать генератор, который подзаряжает батарею. Таким образом, бензиновый двигатель не приводит колеса в движение, а только обеспечивает электроэнергию для электромотора.

Li Auto L7 с технологией EREV обеспечивает общий запас хода почти 1500 км и расход бензина около 5,3 л/100 км. Модели марки Xpeng с технологией Range Extender имеет электрический запас хода 430 км, а в гибридном режиме до 1400 км.

Гибриды с увеличенным запасом хода – это интересный компромисс между электромобилями и автомобилями с ДВС. Они предлагают возможность ездить на электротяге для ежедневных поездок и уверенность в большом запасе хода для дальних путешествий. EREV могут быть идеальным решением для тех, кто хочет получить преимущества электромобиля, но опасается «тревоги о запасе хода» или не имеет возможности часто заряжать батарею. Однако, стоит помнить, что EREV все еще имеют бензиновый двигатель, который требует обслуживания и может выбрасывать вредные вещества в атмосферу. Вопрос в том, стоит ли это дополнительной уверенности и удобства.


Мягкие гибриды (MHEV)

Мягкие гибриды (Mild Hybrid Electric Vehicles) – это, пожалуй, самая деликатная форма гибридизации. Они не могут ездить исключительно на электротяге, но зато незаметно помогают бензиновому или дизельному двигателю, делая автомобиль немного экономичнее и экологичнее. Мягкие гибриды используют небольшую электрическую систему (обычно 48В), которая помогает ДВС при разгоне и рекуперирует энергию при торможении, но не может двигать автомобиль самостоятельно.

Для примера, Geely Atlas Pro с технологией 48V EMS использует электромотор для поддержки ДВС при ускорении, снижая турболаг и обеспечивая дополнительный крутящий момент в нижнем диапазоне оборотов, что делает вождение более плавным.

Мягкие гибриды – это, скорее, эволюция, чем революция. Они не меняют кардинально характеристики автомобиля, но делают его немного экономичнее, экологичнее и комфортнее. MHEV – это хороший выбор для тех, кто хочет немного снизить расход топлива и выбросы, не переплачивая за более сложные и дорогие гибридные системы. Это может быть разумным компромиссом на пути к полной электрификации, особенно в условиях, когда инфраструктура зарядных станций еще недостаточно развита.


PHEV, REV и SER гибриды

Также гибридные автомобили разделяют на: параллельные, последовательные и последовательно-параллельные.

Параллельные гибриды (PHEV) – это автомобили, в которых двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатель работают одновременно, обеспечивая мощность на колеса. Оба двигателя подключены к трансмиссии, и в зависимости от ситуации – будь то ускорение или движение по шоссе – автомобиль может использовать один или оба источника энергии (Toyota Prius и Honda Insight).

Последовательные гибриды (REV) функционируют по другому принципу. Здесь ДВС работает только как генератор, вырабатывающий электроэнергию для электродвигателя. Двигатель внутреннего сгорания не подключен к колесам; его задача – обеспечивать энергией электродвигатель, который и приводит машину в движение (Nissan X-Trail e-Power и Chevrolet Volt).

Последовательно-параллельные гибриды (SER) представляют собой наиболее универсальный вариант. Они сочетают элементы как параллельных, так и последовательных систем. Автомобиль может работать в обоих режимах, в зависимости от условий движения. ДВС может как генерировать электроэнергию, так и напрямую приводить колеса (Toyota Prius Prime и BMW i3 с REx).


ТЕХНОЛОГИИ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

В сердце любого электромобиля находится тяговая батарея – ключевой компонент, определяющий запас хода, производительность и время зарядки. Современные электрокары в основном используют литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, но китайские производители активно внедряют более совершенные технологии.

LFP-аккумуляторы (литий-железо-фосфатные) – это надежный и неприхотливый источник энергии для электромобилей. Данная технология не гонится за рекордами запаса хода, зато предлагают бескомпромиссную безопасность, впечатляющую долговечность и все это по более доступной цене. В то время как другие типы аккумуляторов хвастаются высокой плотностью энергии, LFP-аккумуляторы делают ставку на практичность и надежность, завоевывая все большую популярность среди автопроизводителей и потребителей.

LFP-аккумуляторы от BYD под брендом Blade Battery отличаются высокой термической стабильностью и долговечностью (более 3000 циклов зарядки), хотя имеют меньшую энергетическую плотность.

NMC-аккумуляторы (никель-марганец-кобальтовые) – новый стандарт для электромобилей. Они отличаются высокой энергетической плотностью и способны накапливать на 50-100% больше энергии, чем традиционные Li-ion. Это позволяет увеличить запас хода электромобилей до 500-600 км на одной зарядке, сопоставимо с ДВС. NMC-батареи устойчивы к перегреву и короткому замыканию, сводя к минимуму риски возгорания. При этом их стоимость постепенно снижается.

Неслучайно такие автопроизводители, как Tesla, Xpeng и Nio активно внедряют NMC-технологию в свои новые электрические модели. Эксперты прогнозируют, что в ближайшие годы NMC-аккумуляторы станут доминирующим стандартом на рынке электромобилей.

Твердотельные аккумуляторы (Solid-state) – это технология будущего, которая обещает революцию в мире электромобилей. В отличие от литий-ионных аккумуляторов, в них используется твердый электролит вместо жидкого, что делает их более безопасными, долговечными и позволяет увеличить плотность энергии. Твердотельные батареи способны заряжаться в 5-10 раз быстрее современных Li-ion аккумуляторов.

Такие автопроизводители, как Toyota, Volkswagen, BYD и другие, уже активно инвестируют в разработку и внедрение твердотельных технологий. Ожидается, что первые серийные электромобили с такими батареями могут появиться на рынке в ближайшие 3-5 лет.

Полутвердотельные батареи от CATL уже используются в Xpeng G9, обеспечивая быструю зарядку на 80% всего за 15 минут.


ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ, ТРАНСМИССИЯ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Электромобили используют различные типы электродвигателей, каждый со своими преимуществами:

Асинхронные двигатели (или индукционные двигатели) – были одними из первых типов двигателей, которые стали использовать в электромобилях, и долгое время оставались доминирующей технологией. Сейчас постепенно уступают позиции более современным синхронным двигателям с постоянными магнитами. Асинхронные двигатели отличаются простотой конструкции и надежностью, но уступают в эффективности на низких скоростях.

Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM) – обеспечивают высокую эффективность, компактные размеры и отличную производительность (КПД до 97%), что делает их все более популярным выбором для современных электрокаров. Однако, за их впечатляющими характеристиками скрываются определенные сложности, связанные с использованием редкоземельных металлов и чувствительностью к высоким температурам.

Двигатели с внешним возбуждением (Externally Excited Motors) – они не так распространены, как асинхронные или синхронные двигатели с постоянными магнитами, но обладают рядом интересных характеристик, которые могут сделать их привлекательными для определенных применений. EEM представляют собой альтернативный подход к созданию электромагнитного поля, необходимого для работы двигателя, и предлагают определенные преимущества в плане управляемости и гибкости. Двигатели с внешним возбуждением не требуют редкоземельных магнитов, что снижает стоимость производства.


Трансмиссия

Большинство современных электромобилей используют одноступенчатую редукторную передачу, которая гораздо проще и надежнее, чем многоступенчатые коробки передач в автомобилях с ДВС. Однако некоторые высокопроизводительные модели, как NIO ET9, используют двухступенчатые трансмиссии для оптимизации производительности на разных скоростях.


Силовая электроника и инверторы

Инверторы преобразуют постоянный ток от батареи в переменный для питания электродвигателей. Китайские производители внедряют инверторы на основе карбида кремния (SiC), которые работают с более высокой частотой и эффективностью, снижая потери энергии на 30-40% по сравнению с традиционными кремниевыми инверторами.

BYD разработала интегрированный блок электропривода «8-в-1», объединяющий инвертор, зарядное устройство, DC-DC преобразователь и другие компоненты в едином модуле, что снижает массу и повышает эффективность.


Системы рекуперативного торможения

Все современные электромобили используют рекуперативное торможение, превращая кинетическую энергию обратно в электрическую при замедлении. Системы рекуперации в автомобилях Xpeng имеют до 7 уровней интенсивности, позволяя водителю выбрать между максимальной рекуперацией (режим «одной педали») и традиционным стилем вождения.

NIO внедрила интеллектуальную адаптивную рекуперацию, которая анализирует маршрут, дорожные условия и стиль вождения для оптимизации рекуперации в реальном времени.


Интеллектуальное управление энергией

Сердцем любой гибридной системы является блок управления энергией (ECU), который определяет, когда использовать электричество, когда бензин, а когда оба источника энергии.

BYD использует технологию EMS 3.0 (Energy Management System), которая анализирует более 100 параметров в реальном времени – от стиля вождения до топографии маршрута и даже погодных условий – для оптимизации расхода энергии. Система способна «предвидеть» подъемы и спуски на маршруте, соответствующим образом распределяя энергию.

GAC Motor внедрил технологию GPF (Guangzhou Artificial Intelligence Powertrain Formula), которая использует машинное обучение для адаптации к индивидуальному стилю вождения, постепенно повышая эффективность использования топлива до 15% по сравнению с первыми поездками.


Технология V2L и V2G

Современные PHEV часто предлагают технологию V2L (Vehicle-to-Load), позволяющую использовать автомобиль как источник питания для внешних устройств.

BYD Tang DM-i поддерживает функцию V2L мощностью до 3,3 кВт, достаточную для питания бытовых приборов, кемпингового оборудования или даже подзарядки другого электромобиля.

Некоторые модели, включая Li Auto L9, экспериментируют с технологией V2G (Vehicle-to-Grid), позволяющей автомобилю возвращать электроэнергию в сеть в часы пиковой нагрузки, а заряжаться в периоды низкой нагрузки, что способствует стабилизации электросети.


ТЕХНОЛОГИИ ЗАРЯДКИ И ПИТАНИЯ

Электромобили поддерживают несколько типов зарядки:

Медленная зарядка (AC, 3,7-22 кВт) – от бытовой розетки или домашней зарядной станции, занимает 6-12 часов для полной зарядки.

Быстрая зарядка (DC, 50-350 кВт) – позволяет зарядить батарею до 80% за 20-40 минут. Xpeng поддерживает зарядку мощностью до 480 кВт по стандарту GB/T, что теоретически позволяет добавить 200 км запаса хода за 5 минут.

Сверхбыстрая зарядка – GAC Aion V с графеновыми аккумуляторами поддерживает зарядку мощностью 900 кВт, заряжая батарею от 0% до 80% за 8 минут. Модели BYD Han L и BYD Tang L способны принимать зарядную мощность в 1 мегаватт (1000 кВт) и зарядить электромобиль до 400 километров пробега всего за 5 минут.

Замена батарей – уникальная технология, развиваемая NIO. Автоматизированные станции Power Swap Station 3.0 заменяют разряженную батарею на полностью заряженную за 3 минуты, решая проблему длительной зарядки.


ТИПЫ ЗАРЯДНЫХ ПОРТОВ

Существует еще различные типов портов, каждый из которых имеет свои особенности и распространение в разных странах.

Type 1 – этот порт часто используется в Северной Америке и Японии. Он подходит для зарядки на уровнях до 7.2 кВт.

Type 2 – широко распространен в Европе. Type 2 поддерживает более высокую мощность до 22 кВт и является стандартом для общественных зарядных станций.

CCS включает в себя два варианта: Combo 1 (CCS1) и Combo 2 (CCS2). Эти порты объединяют Type 1 или Type 2 с дополнительными контактами для быстрой зарядки, что позволяет достигать высокой мощности. Combo 1 (CCS1) используется в основном в Северной Америке и поддерживает мощность до 350 кВт. Combo 2 (CCS2) применяется в Европе и может также достигать 350 кВт.

CHAdeMO – этот стандарт изначально разработан в Японии и активно используется для быстрой зарядки. CHAdeMO позволяет зарядить автомобиль до 80% за 30 минут. Максимальная мощность – 62,5 кВт.

Tesla Supercharger. Tesla использует собственный стандарт зарядки, который обеспечивает высокую скорость зарядки до 250 кВт. Станции Supercharger распространены в США и Европе.

GB/T. Китай разработал собственный стандарт зарядки GB/T, который используется для большинства местных электромобилей. Этот порт поддерживает как медленную, так и быструю зарядку до 250 кВт, что делает его универсальным для различных моделей.

Также в последнее время в Китае начинают появляться сверхбыстрые зарядки. Например, компания CATL выводит на рынок Китая зарядные станции Superfast Charging второго поколения с максимальной мощностью зарядки свыше 1,3 Мегаватта.

В Беларуси на заправках самой крупной сети «Маланка» для зарядки электромобилей используются типы портов: Type 2, CHAdeMO, CCS Combo2 и GB/T. Мощность быстрой зарядки зависит от модели станции и типа используемого коннектора. Type 2 имеет мощность до 22 кВт, CHAdeMO – до 60 кВт, CCS Combo2 – до 350 кВт, GB/T – до 120 кВт.


РЕВОЛЮЦИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Китайские производители активно внедряют твердотельные аккумуляторы (SSB), которые предлагают более высокую плотность энергии и безопасность. NIO объявила о планах внедрения твердотельных батарей, которые предложат запас хода до 1000 км и значительно более быструю зарядку.

Следующим рубежом становится разработка автомобилей с беспроводной зарядкой. GAC и BAIC инвестируют в технологии беспроводной индукционной зарядки, позволяющие заряжать автомобиль просто припарковавшись над специальной панелью.

Также с небывалой скоростью сейчас развиваются системы автопилотирования. В ближайшие годы ожидается развитие технологий автопилота в направлении улучшения ИИ и интеграции с инфраструктурой. Будет происходить расширение функций автономного вождения, автопилот 4 и 5 уровня станут более распространенными.


НАШЕ МНЕНИЕ ОБ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТЕ

Рынок электромобилей и гибридов переживает беспрецедентный рост, особенно благодаря инновациям китайских производителей. От бюджетных городских электрокаров до роскошных гибридных внедорожников, каждый потребитель сегодня может найти эко-транспорт, соответствующий его потребностям. С постоянным совершенствованием технологий аккумуляторов и зарядной инфраструктуры, будущее мобильности, безусловно, электрическое.

Шагнуть в это электрическое будущее или остаться верным традиционным технологиям автомобилей с ДВС, пусть каждый для себя решает сам. Но то, что электромобили уже стали неотъемлемой частью нашей жизни – это неоспоримый факт!

Выбрать электрический или гибридный автомобиль в Автокаталоге