электомобиль. Электромобили. Электромобили
 Скачать 4.46 Mb.
|
|
Выполнил ученик 9 В класса, Шарамчевский Матвей Иванович ЭЛЕКТРОМОБИЛИ Содержание Введение 1. Понятие электромобиля 2. Проблемы проектирования и эксплуатации электромобилей Заключение Список использованных источников Введение Ни для кого не секрет, что природные ресурсы, составляющие основу для производства топлива, исчерпаемы. Это значит, что рано или поздно наступит такое время, когда нечем будет заправлять автомобили, и нечем будет отапливать и освещать города и сёла. Нас уверяют, что это время наступит не скоро, по крайней мере, не в нашем веке. Однако стремительный рост автомобильного транспорта в мире заставляет усомниться в этом. Кроме традиционного топлива те же самые американцы широко используют всевозможные альтернативные источники энергии уже сейчас. Ярким примером могут служить электромобили и автомобили с комбинированными двигателями, ставшие в последнее время популярными на Западе, особенно в крупных мегаполисах. Преимущества таких автомобилей перед традиционными в полном отсутствии выхлопных газов или малой их доле и низкой себестоимости «топлива». Перспективно, в преимущества можно будет записать и простую конструкцию электромобилей, и как следствие более низкую стоимость запчастей, если сравнивать с текущими ценами на автозапчасти для иномарок. Кроме того, сами аккумуляторные батареи можно подзаряжать во время движения от генератора или во время стоянки от солнечных батарей, которые можно разместить на крыше авто или от любого другого источника электрической энергии. Также выхлопные газы в городе и рост расходов на бензин заставляют автолюбителей присматриваться к электромобилям. Экологический тренд нынче в моде, поэтому он актуален как никогда и для авторынка. 1. Понятие электромобиля электромобиль эксплуатация электричество топливо Электромобилем называется автомобиль, который приводится в движение электродвигателем, а не от двигателя внутреннего сгорания. Также можно сказать, что электромобиль — это безрельсовое транспортное средство с автономным химическим источником энергии (тока). Источником энергии обычно служат аккумуляторы. У электромобилей есть свои разновидности: - электрокар изображен на рисунке 1(грузовое транспортное средство для работы на закрытых территориях, широко применяются для перевозки грузов на вокзалах, в цехах и больших магазинах, а также как аттракцион. В данном случае все недостатки в виде малого запаса хода и скорости, высокой собственной стоимости батарей и массы, перекрываются преимуществами: отсутствием вредных выхлопов и шума, что принципиально важно для работы в закрытых людных помещениях);  Рисунок 1. Вид электрокара - электробус изображен на рисунке 2 (автобус с электрическим аккумулятором, автономное безрельсовое механическое транспортное средство, предназначенное для перевозки 7 и более пассажиров, движимое с помощью тягового электропривода, электрическая энергия для которого запасается/хранится на борту в накопителе).  Рисунок 2. Электробус Первый электромобиль появился еще раньше двигателя внутреннего сгорания, в 1841 году. В России же такой транспорт появился лишь в 1899 году. Возрождение интереса к электромобилям произошло в 1960-е годы из-за экологических проблем автотранспорта, а в 1970-е годы и из-за резкого роста стоимости топлива в результате энергетических кризисов. Однако после 1982 года интерес к электромобилям снова спал. Это было вызвано резким изменением конъюнктуры на нефтяном рынке и слабыми эксплуатационными показателями опытных партий из-за недостатков химических источников энергии. Компания General Motors с 1996 года начала серийный выпуск модели EV1 с электрическим приводом. Но почти все произведённые электромобили в 2002 году были изъяты у пользователей и уничтожены (только Toyota оставила некоторым владельцам электрические RAV-4). В качестве причины называлось окончание срока службы аккумуляторов. В последние годы в связи с непрерывным ростом цен на нефть электромобили вновь стали набирать популярность. Так, в США в 2004 году их уже было более 55 тысяч штук. К тому же есть большое число самодельных образцов. Также можно купить устройства для конвертации обычного автомобиля в электрический. На сегодня лидером производства электромобилей является Китай. Интерес к такому транспорту подогревает их экологическая чистота и низкая стоимость эксплуатации, а препятствует распространению довольно высокая цена электромобилей и малый пробег от одной зарядки. Рынок электромобилей очень перспективный, однако, их распространению мешают некоторые проблемы. 2. Проблемы проектирования и эксплуатации электромобилей Для начала рассмотрим преимущества в сравнении с двигателем внутреннего сгорания: 1. Отсутствие вредных выхлопов в месте нахождения электромобиля. Высокая экологичность ввиду отсутствия применения нефтяных топлив, антифризов, трансмиссионных и моторных масел, а также фильтров для этих жидкостей; 2. Простота техобслуживания; 3. Низкая пожароопасность и взрывоопасность при аварии; 4. Простота конструкции. Простота электродвигателя и трансмиссии, отсутствие необходимости в переключении передач, простота управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем. 5. Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного зарядного устройства. Электромобиль — единственный вариант применения на легковом автотранспорте дешевой (по сравнению с бензином) энергии, вырабатываемой АЭС, ГЭС и электростанциями других типов. Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время. 6. Меньший шум за счёт меньшего количества движимых частей и механических передач. 7. Высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты вращения вала двигателя. 8. Возможность подзарядки аккумуляторов во время рекуперативного торможения и при движении вниз по склонам (при переключении двигателя в режим генератора). 9. Возможность подзарядки аккумуляторов от энергии солнца (как во время движения, так и во время простоя автомобиля). 10. Возможность торможения самим электродвигателем (режим электромагнитного тормоза) без использования механических тормозов — отсутствие трения и соответственно износа тормозов. Простая возможность реализации полного привода и торможения путем применения схемы «мотор-колесо», что позволяет, помимо прочего, легко реализовать систему одновременного поворота всех четырех колес, вплоть до перпендикулярного положения, что позволяет значительно упростить парковку. Рассмотрим недостатки в сравнении с двигателем внутреннего сгорания: 1. Аккумулятор электромобиля - Низкая энергоемкость и высокий саморазряд Аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора — более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей (например, свет или воздушный компрессор). Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, однако из-за патентных ограничений на NiMH-аккумуляторы на электромобилях вынуждены применять свинцово-кислотные АКБ. Они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ. - Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов, которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий) и кислоты. 2. Низкие характеристики используемых батарей Литиевая батарея (изображена на рисунке 3) ёмкостью 24 кВт·ч при средних условиях движения (60-90 км/ч, ближний свет фар (фары на светодиодах), без отопления салона, без кондиционера) позволяет электромобилю проехать около 160 км. Использование кондиционера, отопителя салона, движение с частым разгоном/торможением, движение со скоростью более 90-100 км/ч, загрузка электромобиля пассажирами или грузом уменьшают пробег от одного заряда до 2-х раз (до 80 км). Высокая стоимость литиевых батарей. Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт·ч стоит порядка 6000-9000 $ (даёт около 160 км пробега). Свинцовые батареи весом порядка 400 кг позволяют иметь пробег всего около 80 км, к тому же свинцовые батареи очень не любят глубокого разряда. Использование большего количества свинцовых батарей приводит к перегрузке электромобиля, а использование литиевых батарей большей ёмкости сильно удорожает электромобиль. Другие типы батарей в электромобилях практически не используются. Ухудшение характеристик (ёмкости, при заряде и при расходе энергии) батарей на холоде.  Рисунок 3. Литиевая батарея 2. Автозарядные станции - Для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции). При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей «последней мили», что чревато снижением качества энергоснабжения и риском локальных аварий сети. - Малый пробег от одного заряда. - Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом. Проблему длительной подзарядки электромобилей от сети решают зарядные устройства. Оборудование для зарядки электромобилей может размещаться как в частных коттеджах, так и на улице: в общественных местах (стоянки перед торговыми центрами, кинотеатрами) или на специальных станциях по типу автомобильных заправочных станций. На сегодняшний день разработано уже большое количество моделей зарядных устройств, с различным временем подзарядки и формой. Модели приведены на рисунках 4, 5.  Рисунок 4. Компактная заправочная станция для электромобилей  Рисунок 5. Беспроводное зарядное устройство 3. Обслуживание автомобиля При использовании двигателя постоянного тока в качестве тягового необходимо тщательное обслуживание (в частности, проверка щёток коллектора). Заключение Согласно исследованиям IDTechEx, индустрия электротранспорта достигла в 2005 году уровня продаж в 31,1 миллиардов долларов по всему миру (включая гибридный транспорт). К 2015 году рынок электротранспорта вырастет примерно в 7 раз и достигнет $227 млрд. Например, японская компания Mitsubishi Motors в 2009 году начала промышленное производство электромобилей на базе Colt. На нём будут установлены литий-ионные аккумуляторы. Существующие прототипы имеют дальность пробега 150 км. Ведутся работы над созданием аккумуляторных батарей с малым временем зарядки (около 15 минут), в том числе и с применением наноматериалов. Рассматривается также возможность использования в качестве источников тока не аккумуляторов, а ионисторов (суперконденсаторов), имеющих очень малое время зарядки, высокую энергоэффективность (более 95 %) и намного больший ресурс циклов зарядка-разрядка (до нескольких сотен тысяч). General Motors в январе 2007 года представил концепт Chevrolet Volt, способный проезжать в режиме электромобиля 65 км. Почта Японии, начиная с 2008 года, планирует приобрести 21000 электромобилей для доставки почтовых отправлений на короткое расстояние. По прогнозам PriceWaterhouseCoopers к 2015 году мировое производство электромобилей вырастет до 500 тыс. штук в год. В России производители гибридов пока не видят больших перспектив развития рынка электромобилей. Аргументируют это отсутствием правительственной поддержки, большими географическими границами и акцентом на сырьевую экономику. Список использованных источников 1. Бусыгин, Б. П. Электромобили. Учебное пособие / Б. П. Бусыгин. 1979. – 72 с. 2. Щетинина, В. А. Электромобиль. / В.А. Щетинина, Ю.Я. Морговский, Б.И. Центер, В.А. Богомазов. 1987. - 253 с. 3. Отроша, И. С. Электромобили / И. С. Отроша. - «Отделение ВНИИЭМ в электротехнике», 1969. – 83 с. |