Электромобиль с аккумуляторной батареей ( BEV ), чистый электрический автомобиль , только электрический автомобиль , полностью электрический автомобиль или полностью электрический автомобиль — это тип электромобиля (EV), который использует исключительно химическую энергию, хранящуюся в перезаряжаемых аккумуляторных блоках , без вторичного источника энергии. силовая установка (водородный топливный элемент, двигатель внутреннего сгорания и т. д.). В BEV для движения используются электродвигатели и контроллеры двигателей вместо двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Они получают всю энергию от аккумуляторных батарей и поэтому не имеют двигателя внутреннего сгорания, топливного элемента или топливного бака . К BEV относятся, помимо прочего, [1] [2] мотоциклы, велосипеды, скутеры, скейтборды, железнодорожные вагоны, водные транспортные средства, вилочные погрузчики, автобусы, грузовики и легковые автомобили.
В 2016 году в мире ежедневно использовалось 210 миллионов электровелосипедов. [3] В сентябре 2016 года совокупные глобальные продажи легковых электромобилей малой грузоподъемности превысили отметку в один миллион единиц. [4] По состоянию на октябрь 2020 года [обновлять]самым продаваемым в мире полностью электрическим автомобилем в истории является Tesla Model 3. с примерно 645 000 продажами, [5] за ним следует Nissan Leaf с более чем 500 000 продажами по состоянию на сентябрь 2020 года [обновлять]. [6]
В 1880-х годах Гюстав Труве , Томас Паркер и Андреас Флокен построили экспериментальные электромобили, но первые практические электромобили с аккумуляторной батареей появились в 1890-х годах. [7] В 1931 году количество молокозаводов на аккумуляторных батареях увеличилось, а к 1967 году в Британии появился самый большой парк электромобилей в мире. [ нужна цитата ]
Гибридные электромобили используют как электродвигатели, так и двигатели внутреннего сгорания и не считаются чистыми или полностью электрическими транспортными средствами. [8]
Гибридные электромобили, аккумуляторы которых можно заряжать снаружи, называются гибридными электромобилями с подключаемым модулем (PHEV) и в режиме истощения заряда работают как BEV . PHEV с серийной трансмиссией также называют электромобилями с увеличенным запасом хода (REEV), например Chevrolet Volt и Fisker Karma .
Подключаемые электромобили (PEV) — это подкатегория электромобилей , в которую входят аккумуляторные электромобили (BEV) и подключаемые гибридные автомобили (PHEV).
Конверсии гибридных электромобилей и обычных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (также известных как автомобили полного сгорания) относятся к одной из двух категорий. [8] [9]
В Китае подключаемые электромобили вместе с гибридными электромобилями называются транспортными средствами на новой энергии (NEV). [10] Однако в Соединенных Штатах электромобили района (NEV) представляют собой электромобили с аккумуляторной батареей, использование которых по закону ограничено дорогами с установленным ограничением скорости не выше 45 миль в час (72 км/ч). максимальная скорость 30 миль в час (48 км/ч) и максимальная загруженная масса 3000 фунтов (1400 кг). [11]
Концепция аккумуляторных электромобилей заключается в использовании заряженных аккумуляторов на борту транспортных средств для движения. Электромобили с аккумуляторной батареей становятся все более и более привлекательными с ростом цен на нефть и развитием новой технологии аккумуляторов ( литий-ионных ), которые имеют более высокую мощность и плотность энергии (т.е. большее возможное ускорение и больший запас хода при меньшем количестве батарей). [12] По сравнению со старыми типами аккумуляторов, такими как свинцово-кислотные аккумуляторы. Например, литий-ионные батареи теперь имеют плотность энергии 0,9–2,63 МДж/л, тогда как свинцово-кислотные батареи имели плотность энергии 0,36 МДж/л (то есть в 2,5–7,3 раза выше). Однако предстоит пройти еще долгий путь, если сравнивать его с топливом на основе нефти и биотопливом (бензин с энергетической плотностью 34,2 МДж/л - в 38-12,92 раза выше, а этанол с энергией 24 МДж/л - в 26 раз выше). до 9,12x выше-). Это частично компенсируется более высокой эффективностью преобразования электродвигателей: электромобили проезжают примерно в 3 раза дальше, чем автомобили внутреннего сгорания аналогичного размера на МДж запасенной энергии.
К BEV относятся автомобили , легкие грузовики и электромобили .
В Японии на коммерческой основе эксплуатируются аккумуляторные электропоезда в виде БЭМУ (электропоезда с аккумуляторной батареей) . Они заряжаются через пантографы либо при движении по электрифицированным железнодорожным путям, либо во время остановок на специально оборудованных вокзалах. Они используют аккумуляторную энергию для движения по неэлектрифицированным железнодорожным линиям и успешно заменили дизельные электропоезда на некоторых таких линиях.
Другие страны также испытали или заказали такие автомобили.
В Чаттануге, штат Теннесси , эксплуатируются девять электрических автобусов с нулевым тарифом , которые находятся в эксплуатации с 1992 года, перевезли 11,3 миллиона пассажиров и преодолели расстояние в 3 100 000 километров (1 900 000 миль). Их производила местная компания Advanced Vehicle Systems. Два из этих автобусов использовались на летних Олимпийских играх 1996 года в Атланте. [13] [14]
Начиная с лета 2000 года в аэропорту Гонконга начал эксплуатироваться электрический маршрутный автобус Mitsubishi Rosa на 16 пассажиров , а осенью 2000 года в Нью-Йорке начались испытания школьного автобуса с батарейным питанием на 66 пассажиров , полностью электрической версии Синяя птица TC/2000 . [15] Аналогичный автобус эксплуатировался в долине Напа, Калифорния , в течение 14 месяцев, закончившихся в апреле 2004 года. [16]
На Олимпийских играх 2008 года в Пекине использовался парк из 50 электрических автобусов, запас хода которых с включенным кондиционером составлял 130 км (81 милю). Они используют литий-ионные батареи и потребляют около 1 кВт⋅ч/миль (0,62 кВт⋅ч/км; 2,2 МДж/км). Автобусы были спроектированы Пекинским технологическим институтом и построены компанией Jinghua Coach. [17] Батареи заменяются на полностью заряженные на станции подзарядки, чтобы обеспечить круглосуточную работу автобусов. [18]
Во Франции феномен электробусов находится в стадии разработки, но некоторые автобусы уже курсируют во многих городах. [19] PVI, компания среднего размера, расположенная в парижском регионе, является одним из лидеров рынка со своим брендом Gepebus (предлагает Oreos 2X и Oreos 4X ). [20]
В США первый аккумуляторно-электрический автобус с быстрой зарядкой находится в эксплуатации в Помоне, штат Калифорния , с сентября 2010 года на предприятии Foothill Transit . В Proterra EcoRide BE35 используются литий-титанатные аккумуляторы , которые можно быстро заряжать менее чем за 10 минут. [21]
В 2012 году на тяжелые грузовики и автобусы пришлось 7% выбросов в атмосферу глобального потепления в Калифорнии. [22]
В 2014 году первая серийная модель полностью электрического школьного автобуса была доставлена в объединенный школьный округ Кингс-Каньон в калифорнийской долине Сан-Хоакин . Автобус был одним из четырех, заказанных округом. Этот аккумуляторно-электрический школьный автобус с четырьмя натриево-никелевыми аккумуляторами является первым современным электрическим школьным автобусом, одобренным для перевозки учащихся в любом штате. [23]
В 2016 году, включая легкие тяжелые автомобили, в Калифорнии насчитывалось около 1,5 миллиона тяжелых транспортных средств. [22]
Та же технология используется для питания городских автобусов Маунтин-Вью. Эту технологию поддержала Калифорнийская энергетическая комиссия, а программу шаттлов поддерживает Google. [24]
Компания Thunder Sky (штаб-квартира в Гонконге) производит литий-ионные батареи, используемые в подводных лодках, и имеет три модели электрических автобусов: пассажирский EV-6700 с запасом хода 280 км (170 миль) за 20 минут, Городские автобусы EV-2009 и шоссейный автобус EV-2008 на 43 пассажира, запас хода которого составляет 300 км (190 миль) при быстрой зарядке (от 20 минут до 80 процентов) и 350 км (220 миль) при полной зарядке ( 25 минут). Автобусы также будут производиться в США и Финляндии. [25]
Tindo — полностью электрический автобус из Аделаиды, Австралия . Tindo (аборигенное слово, обозначающее солнце) производится компанией Designline International [26] в Новой Зеландии и получает электроэнергию от солнечной фотоэлектрической системы на центральном автовокзале Аделаиды . Поездки в системе общественного транспорта Аделаиды бесплатны . [27]
Транзитный автобус EcoRide BE35 компании Proterra , названный Ecoliner компанией Foothill Transit в Западной Ковине, штат Калифорния, представляет собой сверхмощный электрический автобус с быстрой зарядкой и аккумулятором. В системе привода ProDrive от Proterra используется двигатель UQM и рекуперативное торможение, которое улавливает 90 процентов доступной энергии и возвращает ее в систему хранения энергии TerraVolt, что, в свою очередь, увеличивает общее расстояние, которое может проехать автобус, на 31–35 процентов. Он может проехать 30–40 миль (48–64 км) на одной зарядке, на 600 процентов более экономичен, чем обычный автобус, работающий на дизельном топливе или сжатом природном газе, и производит на 44 процента меньше выбросов углерода, чем сжатый природный газ. [28] У автобусов Proterra было несколько проблем, особенно в Филадельфии, где весь парк был выведен из эксплуатации. [29]
На протяжении большей части 20-го века большинство электромобилей в мире с аккумуляторными батареями представляли собой британские молочные платформы . [30] В 21 веке началось массовое развитие электрических грузовиков BYD . [31]
В марте 2012 года компания Smith Electric Vehicles объявила о выпуске Newton Step-Van, полностью электрического автомобиля с нулевым уровнем выбросов, построенного на универсальной платформе Newton с легковым кузовом, произведенным компанией Utilimaster из Индианы . [32]
BYD поставляет DHL электрораспределительный парк коммерческих BYD T3 . [33]
Электромобиль с батарейным питанием — это автомобиль , приводимый в движение электродвигателями .
Хотя электромобили часто обеспечивают хорошее ускорение и в целом приемлемую максимальную скорость, более низкая удельная энергия серийных аккумуляторов, доступных в 2015 году, по сравнению с топливом на основе углерода, означает, что электромобилям нужны аккумуляторы, которые составляют довольно большую долю массы транспортного средства, но при этом часто дают относительно небольшой диапазон между зарядами. Перезарядка также может занять значительное время. Для поездок на одном заряде аккумулятора, а не для длительных поездок, электромобили являются практичным видом транспорта и могут заряжаться в течение ночи.
Электромобили могут значительно снизить загрязнение города , имея нулевые выбросы . [34] [35] [36] Экономия транспортных средств, вызывающих выбросы парниковых газов , зависит от способа производства электроэнергии. [37] [38]
Электромобили оказывают большое влияние на автомобильную промышленность [39] [40], учитывая преимущества в загрязнении города , меньшую зависимость от нефти и сгорания, а также дефицит и ожидаемый рост цен на бензин. [41] [42] [43] Правительства стран мира обещают миллиарды долларов на финансирование разработки электромобилей и их компонентов. [44] [45]
Формула E — международный чемпионат на полностью электрических одноместных автомобилях. Серия была задумана в 2012 году, а первый чемпионат стартовал в Пекине 13 сентября 2014 года. Серия санкционирована FIA. Алехандро Агаг — нынешний генеральный директор Формулы E. [46] [47]
В чемпионате Формулы E в настоящее время участвуют десять команд по два гонщика в каждой (после ухода команды Трулли временно соревнуются только девять команд). Гонки обычно проходят на временных уличных трассах в центре города, длина которых составляет примерно от 2 до 3,4 км (от 1,2 до 2,1 мили). В настоящее время на трассе проводится только ePrix Мехико, модифицированная версия Autódromo Hermanos Rodriguez. [ нужна цитата ]
Транспортные средства специального назначения бывают самых разных типов: от относительно распространенных, таких как тележки для гольфа , до электрических тележек для гольфа , молочных повозок , вездеходов , электромобилей и широкого спектра других устройств. Некоторые производители специализируются на машинах для «заводской» работы с электроприводом.
К трехколесным транспортным средствам относятся электрические рикши , вариант велорикши с приводом . Масштабное внедрение электрических двухколесных транспортных средств может снизить дорожный шум и заторы на дорогах, но может потребовать адаптации существующей городской инфраструктуры и правил безопасности. [48]
В 2018 году компания Ather Energy из Индии выпустила электрический скутер Ather 450 с двигателем BLDC и литий-ионными батареями . скутеры [52] в конце 2018 года с технологией литий-железо-фосфатных батарей . [53] [ нужно обновить ]
Индия является крупнейшим в мире рынком велосипедов: 22 миллиона единиц в год. К 2024 году рынок электрических двухколесных транспортных средств составит 2 миллиарда долларов, и в Индии будет продано более 3 миллионов единиц. [54]
Индийское правительство запускает схемы и стимулы для содействия внедрению электромобилей в стране и стремится стать центром производства электромобилей в течение следующих пяти лет. [55] [56]
В Китае наблюдается взрывной рост продаж электровелосипедов без вспомогательных систем, включая модели скутеров: годовые продажи подскочили с 56 000 единиц в 1998 году до более чем 21 миллиона в 2008 году [57] и достигли примерно 120 миллионов электровелосипедов в Китае. дорога в начале 2010 года. Китай является ведущим в мире производителем электронных велосипедов: в 2009 году было произведено 22,2 миллиона единиц.
Выпускается все больше разнообразных персональных транспортеров , в том числе одноколесные самобалансирующиеся одноколесные велосипеды , самобалансирующиеся самокаты , электрические самокаты и электрические скейтборды .
По всему миру работает несколько аккумуляторных электроходов, некоторые из которых предназначены для бизнеса. Электрические паромы эксплуатируются и строятся. [58]
Контроллер двигателя получает сигнал от потенциометров , связанных с педалью акселератора, и использует этот сигнал для определения необходимого количества электроэнергии. [59] Эта мощность постоянного тока подается от аккумуляторной батареи, а контроллер регулирует мощность двигателя, подавая либо постоянный ток с переменной шириной импульса, либо переменный ток с переменной частотой и переменной амплитудой, в зависимости от типа двигателя. Контроллер также управляет рекуперативным торможением , при котором электроэнергия накапливается по мере замедления автомобиля и подзаряжает аккумулятор. [59] Помимо управления питанием и двигателем, контроллер выполняет различные проверки безопасности, такие как обнаружение аномалий, тесты функциональной безопасности и диагностику неисправностей. [60]
В большинстве электромобилей сегодня используется электрическая батарея , состоящая из электрохимических элементов с внешними соединениями для обеспечения электропитания автомобиля. [63]
Технология аккумуляторов для электромобилей развивалась от первых свинцово-кислотных аккумуляторов, использовавшихся в конце 19-го века до 2010-х годов, до литий-ионных батарей , которые сегодня используются в большинстве электромобилей. [60] Вся батарея называется аккумуляторной батареей , которая представляет собой группу из нескольких аккумуляторных модулей и элементов. Например, аккумуляторная батарея Tesla Model S имеет до 7104 ячеек, разделенных на 16 модулей по 6 групп по 74 ячейки в каждой. Каждая ячейка имеет номинальное напряжение 3–4 вольта в зависимости от ее химического состава.
В электромобилях традиционно используются двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой, представляющие собой разновидность коллекторного электродвигателя постоянного тока . С раздельным возбуждением и постоянным магнитом — это лишь два типа доступных двигателей постоянного тока. В более поздних электромобилях используются различные типы двигателей переменного тока , поскольку они проще в изготовлении и не имеют щеток, которые могут изнашиваться. Обычно это асинхронные двигатели или бесщеточные электродвигатели переменного тока , в которых используются постоянные магниты. Существует несколько вариантов двигателя с постоянными магнитами, которые предлагают более простые схемы привода и/или более низкую стоимость, включая бесщеточный электродвигатель постоянного тока .
Как только на двигатель подается электроэнергия (от контроллера), взаимодействие магнитного поля внутри двигателя будет вращать приводной вал и, в конечном итоге, колеса автомобиля. [59]
Аккумуляторы для электромобилей являются ключевым элементом глобального энергетического перехода , который сейчас зависит от увеличения количества накопителей электроэнергии. Поскольку доступность энергии является наиболее важным фактором жизнеспособности экономики, мобильную инфраструктуру хранения аккумуляторов для электромобилей можно рассматривать как один из наиболее значимых инфраструктурных проектов, способствующих энергетическому переходу к полностью устойчивой экономике, основанной на возобновляемых источниках энергии. Мета-исследование, графически показывающее важность хранения электроэнергии, описывает эту технологию в контексте. [64]
Электромобили не производят выбросов парниковых газов (ПГ) во время работы, но электроэнергия, используемая для их питания, может делать это при выработке. [65] Двумя факторами, влияющими на выбросы аккумуляторных электромобилей, являются углеродоемкость электроэнергии, используемой для подзарядки электромобиля (обычно выражается в граммах CO 2 на кВтч) и потребление конкретного транспортного средства (в километрах/кВтч). .
Углеродоемкость электроэнергии варьируется в зависимости от источника электроэнергии, где она потребляется. Страна с высокой долей возобновляемых источников энергии в структуре производства электроэнергии будет иметь низкий CI. В Европейском Союзе в 2013 году интенсивность выбросов углерода имела сильную географическую изменчивость, но в большинстве государств-членов электромобили были «более экологичными», чем традиционные. те. В среднем электромобили сокращают выбросы CO 2 на 50–60% по сравнению с двигателями, работающими на дизельном и бензиновом топливе.
Более того, процесс декарбонизации постоянно снижает выбросы парниковых газов за счет использования электромобилей. В Европейском Союзе в среднем за период с 2009 по 2013 год произошло снижение углеродоемкости электроэнергии на 17%. [66] С точки зрения оценки жизненного цикла , учитывая выбросы парниковых газов, необходимые для изготовления батареи и ее окончания срока службы, экономия выбросов парниковых газов будет на 10–13% ниже. [67]
Модельную структуру VencoPy с открытым исходным кодом можно использовать для изучения взаимодействия между транспортными средствами, владельцами и системой электроснабжения в целом. [68]
Парниковые газы также выделяются при производстве электромобилей. Для производства литий-ионных аккумуляторов, используемых в автомобиле, требуется больше материалов и энергии из-за процесса извлечения лития и кобальта, необходимых для аккумулятора. [69] Это означает, что чем больше электромобиль, тем больше выбрасывается углекислого газа. То же соотношение размера и выбросов применимо к производству всех продуктов.
Шахты, которые используются для производства лития и кобальта, используемых в батареях, также создают проблемы для окружающей среды, поскольку рыба умирает на расстоянии до 240 км (150 миль) ниже по течению от горнодобывающих предприятий из-за утечек химикатов, а химикаты также попадают в Источники воды, которыми пользуются люди, живущие рядом с шахтами, создают проблемы со здоровьем животных и людей, живущих поблизости. [70]
буквально сотни электрических двигателей сейчас работают на орбите спутников связи, а ионные двигатели и двигатели Холла успешно используются...
{{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )