Электромобили прошли через сложные испытания на пути к успеху. Гибридные модели, сочетающие бензиновый и электрический привод, пришлись по душе водителям, которые хотели экономить на заправке и снижать выбросы. А вот массовое производство полностью электрических автомобилей? Пока не очень. Ещё не сейчас.
Мы ежедневно получаем новости о том, как автопром ищет новые технологии для стимулирования падающих продаж. В настоящее время электромобили в основном представлены в виде прототипов или концептов. Это не означает, что сама идея ошибочна. Электромобили существуют ещё с начала XIX века. Томас Эдисон даже пытался создать долговечную батарею для них, прежде чем отказаться от этой затеи. Затем появился Ford Model-T с бензиновым двигателем. Это надолго изменило фокус всей индустрии.
Конечно, мы видели попытки создания полностью электрических автомобилей, такие как Toyota RAV4 EV и Tesla Roadster. Но они были либо слишком дорогими, либо слишком капризными для массового производства. В 2008 году Ford пообещал выпустить полностью электрическую модель к 2011 году. Если вы знаете историю, то это, вероятно, было скорее желаемым за действительное, чем конкретным планом.
Сегодня вы не можете зайти на автосалон и уехать на электромобиле. Пока что.
Энтузиасты не ждут. Некоторые переделывают свои бензиновые автомобили в электрические. Вы берёте обычный бензиновый автомобиль и заменяете его «сердце» на батарею и мотор. Но что делать, если вы не умеете работать с инструментами самостоятельно? Вы можете видеть рекламу комплектов для конвертации электромобилей. Они работают? Могут ли они превратить ваш старый автомобиль в экологически чистую машину? Давайте рассмотрим процесс конвертации.
Что внутри коробки?
Комплект для конвертации электромобиля — это не одна деталь. Это набор компонентов, необходимых для замены двигателя внутреннего сгорания. Основные элементы обычно включают электрический мотор, аккумуляторную батарею, контроллер и зарядное устройство.
Контроллер — это «мозг». Он принимает энергию от батареи и передаёт её на мотор. Аккумуляторная батарея обеспечивает энергией. В ранних конвертациях использовались свинцово-кислотные батареи. Они тяжёлые и имеют меньшую ёмкость. Современные комплекты обычно используют литий-ионные батареи. Они легче и эффективнее.
Процесс установки
Конвертация автомобиля — сложная задача. Вы не просто устанавливаете новый двигатель. Вы удаляете бензобак, топливные магистрали, выхлопную систему и коробку передач. Затем привариваете новые точки крепления для мотора. Вы прокладываете высоковольтные кабели от батареи к контроллеру и мотору.
Это не проект на выходные для новичка. Это требует понимания электрики и механики. Ошибки могут привести к пожарам или отказу оборудования. Некоторые комплекты поставляются с инструкциями. Большинство из них не охватывают все марки и модели автомобилей. Часто приходится адаптировать детали под конкретное шасси вашего автомобиля.
Производительность и запас хода
Как ведёт себя конвертированный автомобиль? Это зависит от ёмкости батареи и мощности мотора. Ранние конвертации имели ограниченный запас хода. Вы могли проехать 30–40 миль на одном заряде. Современные литий-ионные батареи могут увеличить этот показатель до 100 миль и более. Но вы редко сможете сравниться с новым Tesla.
Крутящий момент передаётся мгновенно. Электрические моторы обеспечивают полную мощность сразу. Это делает городскую езду увлекательной. Движение по шоссе может быть более затратным для батареи. Вам придётся планировать остановки для зарядки.
Стоимость и доступность
Доступны ли комплекты для конвертации электромобилей по разумной цене? Они могут быть доступными. Базовый комплект может стоить несколько тысяч долларов. Литий-ионные батареи высокого класса и мощные моторы могут значительно увеличить цену. Сравните это с новым электромобилем. Первоначальная стоимость конвертации часто ниже. Но вы также покупаете подержанный бензиновый автомобиль. Общая сумма инвестиций варьируется.
Найти комплект стало проще. Несколько компаний продают их онлайн. Некоторые специализируются на конкретных автомобилях, таких как VW Beetle или Toyota Prius. Другие предлагают универсальные комплекты. Вам нужно проверять совместимость. Не каждый комплект подходит для каждого автомобиля.
Стоит ли оно того?
Конвертация бензинового автомобиля в электрический привлекает энтузиастов. Это вызов для самостоятельной работы (DIY). Это также снижает выбросы. Вы выводите из эксплуатации функционирующий автомобиль, предотвращая его попадание на свалку. Но это подходит не всем. Работа требует больших усилий. Стоимость может возрасти. И вы
Бензиновые двигатели представляют собой механический хаос. Они полагаются на процесс сгорания: поршни срабатывают по очереди, шатуны соединяются с коленчатым валом, а коробка передач преобразует линейное усилие во вращающий крутящий момент. Это цепная реакция удара металла о металл. Мощность передается через карданный вал, попадает на дифференциал и в конечном итоге вращает колеса. Это работает. Это сложно. Это дорого в обслуживании, поскольку сотни движущихся частей изнашиваются друг о друга.
Электрические трансмиссии устраняют эту сложность.
Электромобиль (EV) имеет три основных компонента. Электрический двигатель заменяет двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Батарея накапливает энергию. Контроллер управляет потоком энергии. Вот и всё. Двигатель не сжигает топливо. У него только один вращающийся элемент. Он тише, эффективнее и механически проще.
Гибриды заполняют пробел. Они используют бензиновый двигатель для зарядки батареи, в то время как электрический двигатель обеспечивает тягу. Однако чистые электромобили подключаются к розетке. Они потребляют ток из вашей бытовой розетки или зарядной станции. Без бензобака. Без выхлопной трубы. Без коробки передач с несколькими передачами.
Конверсия автомобиля означает удаление ДВС. Вы вырываете блок двигателя, коробку передач, топливный бак и выхлопную систему. На их место вы устанавливаете двигатель, контроллер и массив батарей. Вы заменяете шланги и трубы высоковольтной проводкой.
Физика проста. Контроллер указывает двигателю, какой крутящий момент следует выдавать. Двигатель вращается. Колеса поворачиваются. Но инженерные задачи, необходимые для того, чтобы всё это поместилось под капотом, спроектированным для совершенно другой машины, и представляют собой основную сложность.
Типы комплектов для конверсии электромобилей
Большинство людей не способны выполнить такую «хирургическую операцию». Необходимо понимать правила безопасности при работе с высоким напряжением, распределение веса и структурную целостность. По этой причине компании продают комплекты для конверсии. Это не самоделки, найденные в гараже. Это инженерные решения.
Но не все комплекты одинаковы. Некоторые предназначены для конкретных марок и моделей, в то время как другие заявляют о универсальной совместимости. Правда заключается в том, что ситуация неоднозначна.
Болтовые комплекты против индивидуальной сборки
Существует два основных подхода к конверсии.
Болтовые комплекты разработаны для конкретных автомобилей. Производитель уже измерил шасси. Он знает, где крепится двигатель. Он знает длину карданного вала. Он заранее изготовил поддон для батарей, чтобы он подходил для багажника или днища. Это сокращает время на изготовление деталей. Это снижает риск. Вы заменяете одну систему другой, которая была спроектирована именно для этого пространства. Примерами являются комплекты для VW Beetle, Honda Civic или оригинальных конверсий BMW i3. Они часто являются готовыми к подключению для трансмиссии, хотя вам все равно придется адаптировать тормозную и рулевую системы, чтобы справиться с добавленным весом батарей.
Индивидуальные комплекты для конверсии больше похожи на чертеж. Они предоставляют основные компоненты: высокомоментный двигатель постоянного тока, контроллер и систему управления батареями (BMS). Вы предоставляете шасси. Вы изготавливаете крепления. Вы проектируете корпус для батареи. Это распространено для старых автомобилей, для которых не существует болтовых комплектов. Подумайте о классических Mustangs, старых Land Rover или винтажных Mini Cooper. Преимущество заключается в гибкости. Вы можете подобрать размер батареи в соответствии с вашими потребностями в запасе хода. Вы можете установить двигатель там, где это лучше всего подходит. Недостаток заключается в том, что это трудоемкий процесс. Вы строите новую трансмиссию с нуля.
Совместимость и ограничения
Подойдет ли комплект к любому автомобилю? Технически да. Практически нет.
Вес является врагом электрической конверсии. Батарея электромобиля тяжелая. Свинцово-кислотные батареи устарели для этого использования из-за их низкой плотности энергии. Литий-ионные батареи являются стандартом. И все же батарея емкостью 40 кВт·ч весит несколько сотен фунтов. Если подвеска и тормоза вашего автомобиля не были рассчитаны на такую нагрузку, вы рискуете выходом из строя.
Дорожный просвет — еще один фактор. Батареи представляют собой плоские прямоугольные блоки. Они часто требуют
Реальность комплектов для переоборудования автомобилей в электромобили
Рынок преобразования автомобилей с высоким расходом топлива в электромобили фрагментирован и часто вводит в заблуждение. В то время как некоторые комплекты ориентированы на конкретные платформы, другие заявляют о универсальной совместимости. Компания A123 Systems стала пионером в этой области в 2008 году с выпуском модели Hymotion L5. Это не полная замена двигателя. Это модуль-удлинитель запаса хода, разработанный исключительно для Toyota Prius.
Цель проста: превратить стандартный гибрид в полноценный подключаемый гибрид (PHEV). Большинство концепт-каров никогда не покидают лабораторию, но Hymotion L5 стремилась заполнить этот пробел. Вы подключаете его к любой стандартной розетке на 120 вольт. Полная зарядка занимает четыре часа.
«Hymotion L5 фактически удваивает электрическую емкость Prius, не задействуя бензиновый двигатель для первоначального запуска».
Емкость батареи и прирост эффективности
Аппаратное обеспечение, расположенное в багажнике, рассказывает реальную историю. Оригинальная батарея Prius имеет емкость 1 300 ватт-часов. Hymotion L5 добавляет пакет емкостью 5 000 ватт-часов. Это огромный скачок в запасах энергии.
Следовательно, запас хода на электротяге значительно увеличивается. Заявления об эффективности топлива предполагают повышение с 40 миль на галлон до более чем 100 миль на галлон. Это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, пока вы не посмотрите на суть процесса. Вы дополняете двигатель внутреннего сгорания электрической энергией, а не заменяете его полностью. Бензиновый двигатель все еще существует. Он все еще сжигает топливо. Он просто работает меньше.
Барьер стоимости и установки
Здесь фантазия сталкивается с реальностью. Цена комплекта Hymotion L5 составляет 10 395 долларов. Добавьте налоги. Вам также требуется внести авансовый платеж в размере 1 000 долларов на сайте A123. Это деньги, которые уходят, прежде чем вы даже увидите коробку.
Но вы не можете просто заказать этот комплект по почте. Компания не отправляет инструкции с гаечным ключом. Вы должны посетить авторизованного дилера. В Соединенных Штатах существует всего 11 таких дилеров. Это создает узкое место. Вы привязаны к их сервисной сети.
Существуют и другие варианты, но они сопряжены с собственными проблемами. Компания Poulsen Hybrid предлагает конверсию примерно за 3 500 долларов. VS Composites продает Electrocharger примерно за 4 000 долларов. Обе компании заявляют, что их продукты подходят для любого обычного автомобиля. Обе требуют профессиональной установки. Эти расходы на труд быстро накапливаются, съедая экономию, на которую вы надеялись.
Скептицизм производителей и риски для гарантии
Автомобильные производители ненавидят эти комплекты. Не из вредности, а из-за инженерной реальности. Универсальная совместимость часто является ложью. Детали от стороннего комплекта могут вмешиваться в работу оригинальных датчиков, жгутов проводов или тормозных систем автомобиля. Это вмешательство может вызвать каскадные отказы в связанных системах.
Затем есть вопрос гарантии. Добавление несанкционированных запасных частей дает производителю основания аннулировать гарантию на новый автомобиль. Если ваша трансмиссия выйдет из строя, они могут заявить, что электрическая конверсия создала дополнительную нагрузку на трансмиссию. Вы остаетесь один на один с проблемой.
Вердикт механика
Прежде чем потратить хоть доллар, поговорите с опытным механиком. Не с пользователем форума. Не с комментатором блога. С лицензированным профессионалом. Интернет полон руководств по продаже «зелья», обещающих легкие переоборудования. Большинство из них опасны.
Hymotion L5 доказала, что конверсия возможна. Она также доказала, что она дорога и сложна. Технология работает. Экономическая целесообразность — редко.
Для тех, кто все еще гонится за мечтой, ссылки ниже предлагают более глубокое погружение в альтернативные виды топлива и механику гибридных автомобилей.
Еще больше информации
Статьи HowStuffWorks по теме
- Как работают заправочные станции альтернативного топлива
- Как работает налоговый кредит на гибриды
- Как работают автомобили SmartWay
- Как работает гибридный грузовик Toyota A-BAT
- Как работает Ford Fusion
- Как работает Toyota Prius
- Как работает Venturi Astrolab
Источники
- Beattie, Rich. «Farewell, Octane. Hello, Volt!» New York Times. Sept. 2, 2005. (March 16, 2009) http://travel.nytimes.com/2005/09/02/automobiles/02convert.html
- Chang, Althea. «New Kits Turn Any Car Into a Plug-in Hybrid.» MyRide.com. (March 16, 2009) http://www.myride.com/technology/new_kits_turn_any_plug_in_hybrid-3989-page1.html
- Poulsen Hybrid. «Frequently Asked Questions.» (March 16, 2009) http://www.poulsenhybrid.com/FAQS.php
- Public Broadcasting Service. «Timeline: Life & Death of the Electric Car.» June 9, 2006. (March 16, 2009) http://www.pbs.org/now/shows/223/electric-car-timeline.html
- Romero, Frances. «A Brief History of the Electric Car.» TIME Magazine. Jan. 13, 2009. (March 16, 2009) http://www.time.com/time/business/article/0,8599,1871282,00.html
- SigmaAutomotive.com. «PHEV (Plug-in Electric Hybrid Vehicle) Conversion Kit.» Nov. 2008. (March 16, 2009) http://www.sigmaautomotive.com/electrocharger/electrocharger.php
- Wald, Matthew L. «A Plug-In Conversion for Prius.» New York Times. April 27, 2008. (March 16, 2009) http://www.nytimes.com/2008/04/27/automobiles/27PLUGIN.html
