Электромобиль на аккумуляторах ( BEV ), чисто электрический автомобиль , только электрический автомобиль , полностью электрический автомобиль или полностью электрический автомобиль — это тип электромобиля (EV), который использует энергию исключительно от бортовой батареи . Это определение исключает гибридные электромобили . BEV используют электродвигатели и контроллеры двигателей вместо двигателей внутреннего сгорания (ICE) для движения. Они получают всю энергию от аккумуляторных батарей и, таким образом, не имеют двигателя внутреннего сгорания, топливного элемента или топливного бака . BEV включают — но не ограничиваются [1] [2] — мотоциклы, велосипеды, скутеры, скейтборды, дрезины, водные суда, погрузчики, автобусы, грузовики и автомобили.
В 2016 году ежедневно в мире использовалось 210 миллионов электровелосипедов. [3] Совокупные мировые продажи легковых чисто электрических автомобилей , пригодных для езды по шоссе , превысили отметку в один миллион единиц в сентябре 2016 года. [4] По состоянию на октябрь 2020 года [обновлять]самым продаваемым в мире полностью электрическим автомобилем в истории является Tesla Model 3 с предполагаемым объемом продаж 645 000 экземпляров, [5] за ним следует Nissan Leaf с более чем 500 000 продаж 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 аккумуляторные электромобили появились в 1890-х годах. [7] Молоковозы на аккумуляторных автомобилях стали использоваться в 1931 году, и к 1967 году Великобритания стала крупнейшим в мире парком электромобилей. [ требуется ссылка ]
Гибридные электромобили используют как электродвигатели, так и двигатели внутреннего сгорания и не считаются чисто электрическими транспортными средствами. [8]
Гибридные электромобили, аккумуляторы которых можно заряжать извне, называются подключаемыми гибридными электромобилями (PHEV) и работают как BEV в режиме истощения заряда . PHEV с последовательной силовой установкой также называются электромобилями с увеличенным запасом хода (REEV), например, Chevrolet Volt и Fisker Karma .
Подключаемые электромобили (PEV) — это подкатегория электромобилей , которая включает в себя аккумуляторные электромобили (BEV) и подключаемые гибридные автомобили (PHEV).
Электромобили , переделанные из гибридных электромобилей и обычных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (т. н. автомобили с полностью сгораемым топливом), относятся к одной из двух категорий. [8] [9]
В Китае подключаемые электромобили вместе с гибридными электромобилями называются новыми энергетическими транспортными средствами (NEV). [10] Однако в Соединенных Штатах электромобили для жилых районов (NEV) представляют собой аккумуляторные электромобили, которые по закону ограничены дорогами с установленным ограничением скорости не выше 45 миль в час (72 км/ч), обычно рассчитаны на максимальную скорость 30 миль в час (48 км/ч) и имеют максимальную загруженную массу 3000 фунтов (1400 кг). [11]
Концепция аккумуляторных электромобилей заключается в использовании заряженных аккумуляторов на борту транспортных средств для движения. Аккумуляторные электромобили становятся все 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 аккумуляторов). [12] По сравнению со старыми типами аккумуляторов, такими как свинцово-кислотные аккумуляторы. Например, литий-ионные аккумуляторы теперь имеют плотность энергии 0,9–2,63 МДж/л, тогда как свинцово-кислотные аккумуляторы имели плотность энергии 0,36 МДж/л (то есть в 2,5–7,3 раза выше). Однако еще предстоит пройти долгий путь, если сравнивать его с топливом на основе нефти и биотопливом (бензин имеет плотность энергии 34,2 МДж/л - в 38–12,92 раза выше, а этанол имеет энергию 24 МДж/л - в 26–9,12 раза выше). Это частично компенсируется более высокой эффективностью преобразования электродвигателей — электромобили проезжают примерно в 3 раза больше, чем автомобили с внутренним сгоранием аналогичного размера, на каждый МДж запасенной энергии.
К электромобилям относятся автомобили , легкие грузовики и электромобили для городских условий .
Аккумуляторные электропоезда в форме BEMU (батарейные электропоезда) эксплуатируются в коммерческих целях в Японии . Они заряжаются через пантографы , либо во время движения по электрифицированным железнодорожным линиям, либо во время остановок на специально оборудованных железнодорожных станциях. Они используют энергию аккумуляторов для движения при движении по неэлектрифицированным железнодорожным линиям и успешно заменили дизельные электропоезда на некоторых таких линиях.
Другие страны также испытывали или заказывали подобные автомобили.
В Чаттануге, штат Теннесси , эксплуатируется девять электрических автобусов с нулевым тарифом , которые эксплуатируются с 1992 года, перевезли 11,3 миллиона пассажиров и преодолели расстояние в 3 100 000 километров (1 900 000 миль). Они были произведены на месте компанией Advanced Vehicle Systems. Два из этих автобусов использовались на летних Олимпийских играх 1996 года в Атланте. [13] [14]
Начиная с лета 2000 года, аэропорт Гонконга начал эксплуатацию 16-местного электрического автобуса-шаттла Mitsubishi Rosa , а осенью 2000 года Нью-Йорк начал испытания 66-местного школьного автобуса на аккумуляторных батареях , полностью электрической версии Blue Bird TC/2000 . [15] Похожий автобус эксплуатировался в долине Напа, Калифорния , в течение 14 месяцев, закончившись в апреле 2004 года. [16]
На Олимпийских играх 2008 года в Пекине использовался парк из 50 электробусов, которые имеют запас хода 130 км (81 миля) с включенным кондиционером. Они используют литий-ионные батареи и потребляют около 1 кВт⋅ч/милю (0,62 кВт⋅ч/км; 2,2 МДж/км). Автобусы были разработаны Пекинским технологическим институтом и построены компанией Jinghua Coach. [17] Аккумуляторы заменяются полностью заряженными на зарядной станции, что обеспечивает круглосуточную работу автобусов. [18]
Во Франции явление электрических автобусов находится в стадии развития, но некоторые автобусы уже работают во многих городах. [19] PVI, компания среднего размера, расположенная в парижском регионе, является одним из лидеров рынка со своим брендом Gepebus (предлагающим Oreos 2X и Oreos 4X ). [20]
В Соединенных Штатах первый аккумуляторный электробус с быстрой зарядкой начал работать в Помоне, Калифорния , с сентября 2010 года в Foothill Transit . Proterra EcoRide BE35 использует литий-титанатные батареи и способен быстро заряжаться менее чем за 10 минут. [21]
В 2012 году на долю большегрузных автомобилей и автобусов пришлось 7% выбросов, способствующих глобальному потеплению в Калифорнии. [22]
В 2014 году первая серийная модель полностью электрического школьного автобуса была доставлена в объединенный школьный округ Кингс-Каньон в долине Сан-Хоакин в Калифорнии . Автобус был одним из четырех, заказанных округом. Этот аккумуляторный электрический школьный автобус, оснащенный четырьмя натрий-никелевыми батареями, является первым современным электрическим школьным автобусом, одобренным для перевозки школьников любым штатом. [23]
В 2016 году, включая легкие большегрузные автомобили, в Калифорнии насчитывалось около 1,5 миллиона большегрузных автомобилей. [22]
Та же технология используется для питания Mountain View Community Shuttles. Эта технология была поддержана California Energy Commission, а программа шаттлов поддерживается Google. [24]
Thunder Sky (базируется в Гонконге) производит литий-ионные аккумуляторы, используемые в подводных лодках, и имеет три модели электробусов: 10/21 пассажирский EV-6700 с запасом хода 280 км (170 миль) при 20-минутной быстрой зарядке, городские автобусы EV-2009 и 43-местный шоссейный автобус EV-2008, запас хода которого составляет 300 км (190 миль) при быстрой зарядке (20 минут до 80 процентов) и 350 км (220 миль) при полной зарядке (25 минут). Автобусы также будут производиться в Соединенных Штатах и Финляндии. [25]
Tindo — полностью электрический автобус из Аделаиды, Австралия . Tindo (аборигенное слово, означающее солнце) производится компанией Designline International [26] в Новой Зеландии и получает электроэнергию от солнечной фотоэлектрической системы на центральной автобусной станции Аделаиды . Проезд бесплатный, так как является частью системы общественного транспорта Аделаиды. [27]
Автобус EcoRide BE35 компании Proterra , который Foothill Transit в Уэст-Ковине, Калифорния, называет Ecoliner, — это сверхмощный, быстро заряжаемый аккумуляторный электробус. Система привода ProDrive компании Proterra использует двигатель UQM и рекуперативное торможение, которое захватывает 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 экономичнее, чем типичный автобус на дизельном топливе или сжатом природном газе, и производит на 44 процента меньше 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 большинством мировых электромобилей были британские молоковозы . [30] В 21-м веке началось массовое развитие электрических грузовиков BYD . [31]
В марте 2012 года компания Smith Electric Vehicles объявила о выпуске Newton Step-Van — полностью электрического транспортного средства с нулевым уровнем выбросов, созданного на универсальной платформе Newton с кузовом Walk-In, произведенным компанией Utilimaster из Индианы . [32]
BYD поставляет DHL парк коммерческих электропоездов BYD T3 . [33]
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 углеродным топливом означает, что электромобилям нужны аккумуляторы, которые составляют довольно большую часть массы транспортного средства, но все равно часто обеспечивают относительно небольшой запас хода между зарядками. Подзарядка также может занимать значительное время. Для поездок в пределах одного заряда аккумулятора, а не для длительных поездок, электромобили являются практичными видами транспорта и могут подзаряжаться в течение ночи.
Электромобили могут значительно снизить загрязнение города , имея нулевые выбросы . [34] [35] [36] Экономия парниковых газов от транспортных средств зависит от того, как вырабатывается электроэнергия. [37] [38]
Электромобили оказывают большое влияние на автомобильную промышленность [39] [40] учитывая преимущества в плане загрязнения городов , меньшую зависимость от нефти и сжигания, а также дефицит и ожидаемый рост цен на бензин. [41] [42] [43] Правительства стран мира обещают выделить миллиарды на финансирование разработки электромобилей и их компонентов. [44] [45]
Формула E — это полностью электрический международный чемпионат по одноместным автомобилям. Серия была задумана в 2012 году, а первый чемпионат стартовал в Пекине 13 сентября 2014 года. Серия одобрена FIA. Алехандро Агаг — нынешний генеральный директор Формулы E. [46] [47]
В чемпионате Формулы E в настоящее время принимают участие десять команд с двумя гонщиками в каждой (после ухода команды Trulli временно соревнуются только девять команд). Гонки обычно проходят на временных городских уличных трассах длиной примерно от 2 до 3,4 км (от 1,2 до 2,1 мили). В настоящее время только гонка ePrix в Мехико проходит на дорожной трассе, модифицированной версии автодрома Hermanos Rodríguez. [ необходима цитата ]
Спецтранспорт бывает самых разных типов, начиная от относительно распространенных, таких как гольф-кары , вещей вроде электрических тележек для гольфа , молочных фургонов , вездеходов , электромобилей для соседей и широкого спектра других устройств. Некоторые производители специализируются на электрических рабочих машинах «на заводе».
Трехколесные транспортные средства включают электрические рикши , вариант велорикши с электроприводом . Широкомасштабное внедрение электрических двухколесных транспортных средств может снизить уровень шума и заторы на дорогах, но может потребовать адаптации существующей городской инфраструктуры и правил безопасности. [48]
Ather Energy из Индии выпустила свой электрический скутер Ather 450 с двигателем BLDC и литий-ионными аккумуляторами в 2018 году. [49] [50] Также из Индии AVERA [51] — новая и возобновляемая энергетическая компания собирается выпустить две модели электрических скутеров [52] в конце 2018 года с технологией литий-железо-фосфатных аккумуляторов . [53] [ требуется обновление ]
Индия является крупнейшим в мире рынком велосипедов с объемом продаж 22 млн единиц в год. К 2024 году рынок электрических двухколесных транспортных средств составит 2 млрд долларов, а в Индии будет продано более 3 млн единиц. [54]
Правительство Индии запускает программы и стимулы для содействия внедрению электромобилей в стране и стремится стать производственным центром для электромобилей в течение следующих пяти лет. [55] [56]
В Китае наблюдается взрывной рост продаж неуправляемых электровелосипедов, включая скутерные модели, при этом годовые продажи подскочили с 56 000 единиц в 1998 году до более 21 миллиона в 2008 году [57] , а в начале 2010 года число электровелосипедов на дорогах достигло примерно 120 миллионов. Китай является ведущим мировым производителем электровелосипедов: в 2009 году было произведено 22,2 миллиона единиц.
Выпускается все больше разнообразных персональных транспортных средств , включая одноколесные самобалансирующиеся моноциклы , самобалансирующиеся самокаты , электрические самокаты и электрические скейтборды .
Несколько аккумуляторных электросудов работают по всему миру, некоторые для бизнеса. Эксплуатируются и строятся электрические паромы . [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 аккумуляторной батареей, а контроллер регулирует мощность двигателя, подавая либо переменный импульсный постоянный ток с переменной шириной, либо переменный переменный ток с переменной частотой и амплитудой, в зависимости от типа двигателя. Контроллер также управляет рекуперативным торможением , при котором электрическая мощность собирается по мере замедления транспортного средства, и эта мощность заряжает аккумулятор. [59] В дополнение к управлению питанием и двигателем контроллер выполняет различные проверки безопасности, такие как обнаружение аномалий, функциональные тесты безопасности и диагностика неисправностей. [60]
Большинство электромобилей сегодня используют электрическую батарею , состоящую из электрохимических ячеек с внешними соединениями для обеспечения питания транспортного средства. [63]
Технология аккумуляторов для электромобилей развивалась от ранних свинцово-кислотных аккумуляторов, использовавшихся в конце 19 века до 2010-х годов, до литий-ионных аккумуляторов , которые сегодня встречаются в большинстве электромобилей. [60] Общая батарея называется аккумуляторным блоком , который представляет собой группу из нескольких аккумуляторных модулей и ячеек. Например, аккумуляторный блок Tesla Model S имеет до 7104 ячеек, разделенных на 16 модулей с 6 группами по 74 ячейки в каждой. Каждая ячейка имеет номинальное напряжение 3–4 вольта , в зависимости от ее химического состава.
Электромобили традиционно использовали двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, форму щеточного электродвигателя постоянного тока . Отдельно возбуждаемые и постоянные магниты — это всего лишь два из доступных типов двигателей постоянного тока. Более поздние электромобили использовали различные типы двигателей переменного тока , поскольку их проще построить и у них нет щеток, которые могут изнашиваться. Обычно это асинхронные двигатели или бесщеточные электродвигатели переменного тока , которые используют постоянные магниты. Существует несколько разновидностей двигателя с постоянными магнитами, которые предлагают более простые схемы привода и/или более низкую стоимость, включая бесщеточный электродвигатель постоянного тока .
После подачи электроэнергии на двигатель (от контроллера) взаимодействие магнитного поля внутри двигателя будет вращать приводной вал и, в конечном итоге, колеса транспортного средства. [59]
Хранение аккумуляторов электромобилей является ключевым элементом глобального энергетического перехода , который в настоящее время зависит от большего накопления электроэнергии. Поскольку доступность энергии является наиболее важным фактором жизнеспособности экономики, мобильная инфраструктура хранения аккумуляторов электромобилей может рассматриваться как один из наиболее значимых инфраструктурных проектов, способствующих энергетическому переходу к полностью устойчивой экономике, основанной на возобновляемых источниках энергии. Мета-исследование, наглядно показывающее важность накопления электроэнергии, описывает технологию в контексте. [64]
Электромобили не производят выбросов парниковых газов (ПГ) в процессе эксплуатации, но электричество, используемое для их питания, может производить их в процессе производства. [65] Двумя факторами, обуславливающими выбросы аккумуляторных электромобилей, являются интенсивность выбросов углерода в электроэнергии, используемой для подзарядки электромобиля (обычно выражаемая в граммах CO2 на кВт·ч), и потребление конкретным транспортным средством (в километрах/кВт·ч).
Углеродоемкость электроэнергии варьируется в зависимости от источника электроэнергии, где она потребляется. Страна с высокой долей возобновляемой энергии в своем электроэнергетическом балансе будет иметь низкий CI В Европейском союзе в 2013 году углеродоемкость имела сильную географическую изменчивость, но в большинстве государств-членов электромобили были «зеленее» обычных. В среднем электромобили экономили 50–60% выбросов CO2 по сравнению с двигателями на дизельном и бензиновом топливе. [ необходима цитата ]
Более того, процесс декарбонизации постоянно сокращает выбросы ПГ из-за использования электромобилей. В Европейском союзе в среднем в период с 2009 по 2013 год наблюдалось снижение интенсивности выбросов углерода в секторе электроэнергии на 17%. [66] В перспективе оценки жизненного цикла , учитывая ПГ, необходимые для создания батареи и окончания ее срока службы, экономия ПГ составляет на 10–13% ниже. [67]
Модель VencoPy с открытым исходным кодом может использоваться для изучения взаимодействия между транспортными средствами, владельцами и системой электроснабжения в целом. [68]
Парниковые газы также выбрасываются при производстве электромобиля. Литий-ионные аккумуляторы, используемые в автомобиле, требуют больше материалов и энергии для производства из-за процесса извлечения лития и кобальта, необходимых для аккумулятора. [69] Это означает, что чем больше электромобиль, тем больше выбрасывается углекислого газа. Такое же соотношение размера к выбросам применяется к производству всех продуктов.
Шахты, которые используются для производства лития и кобальта, используемых в аккумуляторах, также создают проблемы для окружающей среды, поскольку рыба гибнет на расстоянии до 240 км (150 миль) ниже по течению от мест добычи из-за утечек химикатов, а химикаты также попадают в водные источники, которыми пользуются люди, живущие рядом с шахтами, создавая проблемы со здоровьем у животных и людей, живущих поблизости. [70]
буквально сотни электрических двигателей в настоящее время работают на орбите на спутниках связи, а ионные и холловские двигатели успешно использовались...
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )