История и эволюция электрических транспортных средств

Привод на электрическую силовую установку не является чем-то новым — Фердинанд Порше разработал гибридный автомобиль в 1898 году. Гибридная функция, называвшаяся каретой Лонера-Порше, выполняла роль электрической трансмиссии; ее целью не было снижение расхода топлива, как это делается сегодня. С господином Порше за рулем автомобиль побил несколько рекордов скорости в Австрии в 1901 году.

Еще одним ранним гибридом был автомобиль Woods Motor Vehicle, построенный в Чикаго в 1915 году. Он имел четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в сочетании с электродвигателем. На скорости ниже 25 км/ч (15 миль/ч) автомобиль приводился в движение электродвигателем; на более высоких скоростях включался бензиновый двигатель, разгоняя автомобиль до 55 км/ч (35 миль/ч).

Говорят, что Detroit Electric, один из самых популярных электромобилей того времени, мог проезжать 130 км (80 миль) на одном заряде аккумулятора. Его максимальная скорость составляла 32 км/ч (20 миль/ч), что считалось достаточной скоростью для вождения. Основными покупателями были врачи и женщины. Томас Эдисон, Джон Д. Рокфеллер-младший и Клара Форд, жена Генри Форда, водили Detroit Electric. На рисунке 1 изображен Томас Эдисон со своей моделью Detroit Electric 1914 года.

Рисунок 1: Томас Эдисон с Detroit Electric 1914 года, модель 47

Основным аккумулятором для электромобиля был свинцово-кислотный. За более высокую цену покупатель мог установить на Detroit Electric никель-железный (NiFe) аккумулятор, который Томас Эдисон продвигал за его превосходный срок службы и хорошую производительность при отрицательных и высоких температурах. NiFe имел напряжение элемента 1,2 В, был прочным и мог выдерживать перезарядку и многократные полные разрядки, но с точки зрения производительности NiFe обеспечивал лишь немного лучшую удельную энергию, чем свинцово-кислотный, и был дорогим в производстве. Кроме того, аккумулятор имел высокий саморазряд 20–40 процентов в месяц, что превышает 5 процентов у свинцово-кислотного аккумулятора.

Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM/GEL

Надежные свинцово-кислотные аккумуляторы для максимальной эффективности работы

Аккумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

Является идеальным выбором для применений, требующих надежного, долговечного и глубоко разрядного источника питания

Купить

Аккумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Благодаря технологиям электрохимии, этот аккумулятор выдерживает до 300 циклов разряда до 100%, что делает его отличным решением для автономных электрических систем

Купить

AGM аккумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Ач)

AGM VRLA батарея с высоким током разряда, специально разработанная для критических нагрузок в системах ИБП, телекоммуникациях и энергетике

Купить

Посмотреть больше

В 1914 году разрушительный пожар уничтожил фабрику Эдисона, и популярность никель-железных батарей снизилась. Производство электромобилей достигло пика в 1912 году и продолжалось до 1920-х годов. Аккумуляторы уже сто лет назад создавали ограничения в электрической трансмиссии. Томас Эдисон знал это и заметил: «Как только человек начинает работать над вторичной батареей, это проявляет его скрытую способность лгать».

Меры Генри Форда по массовому производству и сокращению затрат в 1912 году на Модели T были не единственной причиной перехода на автомобили с бензиновым двигателем. Изобретение стартера в 1912 году, необходимость путешествовать на большие расстояния и открытие техасской сырой нефти сделали двигатели внутреннего сгорания более привлекательными и доступными для широкой публики.

Электромобили остались в прошлом до начала 1990-х годов, когда Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB) ввел требование о производстве более экономичных автомобилей с низким уровнем выбросов. Именно политика CARB по нулевым выбросам побудила General Motors выпустить EV1. EV1, доступный для лизинга с 1996 по 1999 год, сначала работал на свинцово-кислотном аккумуляторе емкостью 18 кВт·ч, который позже был заменен на никель-металлгидридный аккумулятор емкостью 26 кВт·ч. Хотя никель-металлгидридный аккумулятор имел впечатляющий запас хода в 260 км (160 миль), EV1 не был лишен проблем. Производственные затраты выросли втрое по сравнению с обычным бензиновым автомобилем. В 2001 году политики изменили требования CARB, что побудило General Motors отозвать EV1 с производства, что разочаровало многих владельцев.

Сравнение емкости аккумуляторов в транспортных средствах

Рисунок 2: Типичная мощность аккумуляторов в транспортных средствах

Низкая стоимость и высокая токовая мощность делают свинцово-кислотные аккумуляторы хорошим кандидатом для стартерных применений. Они имеют емкость около 720 Вт·ч, устойчивы к неправильному обращению и запускают двигатель, даже если емкость упала до 30 процентов. Аккумуляторы для гибридного электромобиля (HEV) примерно вдвое больше, а подключаемые к сети имеют емкость около 12,5 кВт·ч; электромобили имеют емкость от 15 кВт·ч до 90 Вт·ч. Хотя стартерные и гибридные аккумуляторы устойчивы к потере емкости, слабый аккумулятор электромобиля преодолевает более короткие расстояния.

Зарядные устройства Victron Energy

Высококачественные зарядные устройства для долговечной службы и надежной работы

Зарядное устройство Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

Идеально подходит для использования в мастерских, а также для зарядки аккумуляторов автомобилей, мотоциклов, лодок и кемперов.

Купить

Зарядное устройство Blue Smart IP65 Charger 12/15

Благодаря классу защиты IP65, устройство устойчиво к пыли и воде, что делает его идеальным для использования в жестких условиях.

Купить

Зарядное устройство Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащено Bluetooth-интерфейсом для простого настройки и мониторинга через приложение VictronConnect. Высокая эффективность и надежность делают его идеальным решением для коммерческих, промышленных и морских применений.

Купить

Посмотреть больше

Примерная стоимость и характеристики аккумуляторов

Аккумуляторы и стоимость за кВт·ч значительно варьируются в зависимости от химического состава. По цене 120 долларов США за кВт·ч, аккумулятор глубокого цикла разрядки для гольф-каров и инвалидных колясок является самым экономичным, за ним следуют стартерные, погрузчики и стационарные аккумуляторы. Сложное производство, электронные схемы безопасности и системы управления аккумуляторами (BMS) делают новые технологии дороже старых систем, даже при условии массового производства.

Таблица 3: Размеры и стоимость аккумуляторов колесных транспортных средств.