Электрокарский cловарь. Мужская версия
Издание первое, дополненное
С тех незапамятных времен, когда телефоны были большими, а телеэкраны — маленькими, автолюбителя отличает особый лексикон. Но если ваш автомобильный сленг — ровесник дедушкиных «Жигулей», вынуждены огорчить. Жизнь придумала не только новые песни. Слова «жиклер», «трамблер» и «подсос» позабыты даже слесарями в автосервисах. Автомобиль на наших глазах судорожно пытается соскочить с нефтяной иглы и воткнуться в розетку. Автовладельцу остается лишь осваивать новые смыслы, смутно знакомые по школьному учебнику физики, раздел «Электричество». Или застрелиться из заправочного пистолета с «девяносто вторым»... Выбираете жизнь? Наш толковый словарь электромобилиста вам в помощь!
Аэродинамика
Конструкторы электромобилей (сокращенно EV, Electric vehicles) одержимы идеей машины, которая при движении не тревожит встречный воздух. Обтекаемость равна тишине: рев турбулентного потока, не заглушаемый ревом ДВС, давит на уши заметнее. А слоган «Тише едешь — дальше будешь» надо понимать буквально: лучше обтекаемость — меньше затраты энергии на движение — больше пробег до подзарядки. И хотя рваный ритм городского трафика позволяет вернуть часть затраченного (см. Рекуперация), на шоссе такого шанса нет. Отсюда все эти выдвижные ручки дверей, «аэродинамические» колесные диски и гладкие морды без отверстий. По крайней мере, такова официальная версия. Хотя не исключено, что все это придумали дизайнеры — чтобы их «автомобили будущего» не напоминали Lada Niva Legend.
Батарея тяговая
Источник энергии для движения электромобиля, а точнее, постоянного тока напряжением 400 или 800 вольт, база высоковольтной подсистемы EV. Подобно бензобаку, бывает разной емкости (см. Единицы измерения): чем больше, тем круче, но при этом тяжелее и дольше заряжать. В отличие от бензобака, устроена сложно. Неверно представлять батарею цельным кристаллом криптонита, способного магически накапливать и отдавать заряд (см. Химия). В основе — «пальчиковые» аккумуляторные ячейки (см. Ячейка), собранные в пакеты. Часто имеет встроенную систему охлаждения и обогрева (см. Термостатирование) и непростую форму, чтобы заполнить все отведенное пространство. Заключена в огнеупорный, водонепроницаемый и ударопрочный корпус, способный уцелеть даже в серьезной аварии. Хотя, как известно из новостей, периодического самовозгорания EV это не отменяет.
Время зарядки
Количество проведенных у розетки часов и минут — вот что волнует владельца EV больше всего. После наличия самой розетки, разумеется. Зависит оно от многого — емкости, конструкции и степени заряда батареи, типа и мощности зарядного устройства (ЗУ), температуры воздуха (см. Зарядка, Станция). Варьируется от бесконечности (ну ладно, суток), если подключить EV к бытовой электросети, до десятков минут при зарядке от мощной специализированной станции. Производители любят указывать время заряда от 10—20 до 80 процентов емкости батареи, поскольку в этом интервале используется максимальная для данной батареи мощность зарядки. Но сравнивать разные EV удобнее по запасу хода (см. Дальность), набранного за условный «час у розетки». Или полчаса. Или пять минут — как маркетологи скажут. Первые чемпионы в этой дисциплине — корейские Hyundai Ioniq 6 и Kia EV6 (1200—1400 км за час), однако рекорды сегодня обновляются едва ли не ежемесячно.
Гибриды
Машины на комбинированной тяге — ДВС плюс электромотор с небольшой батареей. Плюсы — независимость от розетки, резвость вкупе с экономичностью в городе благодаря рекуперации (см. соотв. статью, далее — см.), возможность езды в «чистом» электрорежиме. Минус — за городом электричество и резвость быстро заканчиваются. По-английски обозначаются HEV или PHEV, если батарею на стоянке можно зарядить от сети. Бывают параллельные, когда ДВС и электричество вращают колеса сообща, и последовательные, если тянет только электромотор, а ДВС крутит генератор для подзарядки батареи на ходу.
Дальность хода
Пробег без подзарядки — расстояние от розетки до розетки, которое способен проехать EV. Определяется отношением емкости батареи к условному расходу энергии на 100 км пробега. Почему условному? Потому что, помимо собственно техники, расход зависит от режима движения, погоды, темперамента водителя и включенных комфортных опций — печки, кондиционера или музыки. Последние, кстати, могут съесть до 30 процентов расчетного пробега. Точных цифр вам не назовет никто: слишком много переменных в этом уравнении. Самые дальнобойные EV сегодня обещают до 700—800 км на одной зарядке. Любопытно, что прошлогодний российский EV-бестселлер Zeekr 001 отличился и здесь: в мае на китайский рынок вышла версия с заявленным запасом хода в 1000 километров! Хотя многое тут зависит от того, как считать (см. Цикл испытательный).
Единицы измерения
Прощаемся с олдскульными «л.с.» и «л на 100 км». У тока свои параметры: сила в амперах (А) и напряжение в вольтах (В). Мощность — произведение этих величин, измеряется в ваттах (Вт), а точнее, в тысячах ватт, то есть киловаттах (кВт). Дальше сложнее, но будем считать, что емкость, или запасаемая энергия батареи, — это ее способность гарантированно отдавать ток определенной мощности в течение определенного времени. Измеряется в киловатт-часах (кВт•ч): соответственно, полностью заряженная батарея емкостью 1 кВт•ч должна выдавать ток средней мощностью 1 кВт в течение часа. Расход энергии, или экономичность, — это количество киловатт-часов, затраченных на 100 км пробега (кВт•ч/100 км): тут наконец-то видна аналогия с ДВС. То есть батарея емкостью 100 кВт•ч при среднем расходе в 20 кВт•ч/100 км обеспечивает 500 км пробега без подзарядки. Теоретически (см. Дальность хода).
ЖК-дисплей
Чтобы EV стал пользователю ближе и роднее, конструкторы стараются превратить его в гаджет на колесах. Поэтому все, чем можно управлять при помощи тачскрина, управляется в нем при помощи тачскрина. Или нескольких. Даже если это непривычно или неудобно. Руль с педалями акселератора и тормоза пока на месте, но инженеры-футуристы не сдаются. Руль, например, уже делают в виде самолетного штурвала.
Зарядка
Пополнение заряда тяговой батареи — волнующий и, как правило, длительный процесс (см. Время зарядки). Лучший способ его ускорить — «залиться» постоянным током (DC) от мощной станции типа тесловского «Суперчарджера» (см. Станция). Неудивительно, что таких станций мало, а стоимость киловатт-часа на них самая высокая. Больше распространены другие терминалы ускоренной зарядки — тоже DC, но более скромной мощностью 50—60 кВт. Например, столичные «Энергия Москвы», на которых заряжаются бесплатно. В них же применяется и более доступный формат зарядки переменным током (AC). Но для «заливки» в батарею AC надо преобразовать в DC, чем в EV занимается бортовое зарядное устройство мощностью до 22 кВт. Это сильно замедляет дело. Возможна и зарядка от бытовой электросети AC напряжением 380 или 220 В — если в ближайшие 8—12—24 часа машина вам не понадобится.
Конечно, потребуется и провод с подходящими разъемами. Для DC они свои (европейского, японского, китайского или «тесловского» стандарта), для АС — свои, тоже разные. Хотя бывают и комбинированные. Один — на машине, другой — на зарядной станции. И все это должно совпасть. При несовпадении помогают переходники, но не всегда. Ведь станция, чтобы начать зарядку, должна «договориться» с машиной, а вы же знаете, как привередливы бывают эти компьютеры. Тем более что с ввезенным по-дикому EV не всегда договаривается даже владелец. Поэтому производители экспериментируют и с беспроводной зарядкой EV, и даже с зарядкой прямо на ходу — говорят, в Великобритании такие специально оборудованные трассы уже есть.
Илон Маск
Миллиардер, которого озолотило изобретение платежной системы PayPal, владелец частной космической фирмы SpaceX и широко известной соцсети, законодатель электромобильных мод. Да, компания Tesla — это тоже он. И «гигафабрики» в США, Германии и Китае. И самый популярный в Европе автомобиль по итогам 2023 года — электрокроссовер Model Y. И будто сбежавший из игры «Майнкрафт» электропикап Cybertruck. В общем, когда Маск планирует улететь на Марс, люди воспринимают это всерьез.
Китай
Страна — лидер по производству и потреблению EV, батарей к ним и EV-технологий вообще. Примерно из 13 млн произведенных в прошлом году во всем мире EV и HEV на Китай пришлось более 60 процентов. Причем 1,7 млн EV китайцы отправили на экспорт, испугав Европу призраком экспансии и демпинга. Китайский BYD по количеству проданных машин уже теснит непревзойденную Tesla. Китайскую прописку имеет и компания CATL — крупнейший в мире производитель литий-ионных (см.) батарей для EV: 37 процентов рынка в 2023 году.
Литий-ион
Литий-ионный аккумулятор пока лидирует в гонке элементов питания для гаджетов, включая EV. Современный вариант с анодом из графита и катодом из кобальтита лития (см. Химия) был изобретен в 1991 году, а в 2019-м принес разработчикам Нобелевскую премию. Сегодня имеет множество разновидностей. Например, литий-никель-марганец-кобальт-оксидный (NMC) с высокой плотностью энергии: универсальную тяговую батарею с такими ячейками (см.) недавно представил «Росатом». Причем до 16 этих батарей емкостью 42,6 кВт•ч можно объединить в один блок. Набирают популярность и более доступные, неприхотливые литий-железофосфатные (LiFe, LFP, IFR): сейчас их активно используют Tesla и китайский BYD. Так что будете брать — не забудьте уточнить у продавца, какой аккум у вас на борту.
Мотор
У электродвигателя, или, по-научному, электрической машины, две основные части: неподвижный статор и ротор. При подаче тока в статоре возникает вращающееся магнитное поле, оно действует на магниты ротора, заставляя вращаться и его — спасибо принципу электромагнитной индукции. Разновидностей электромоторов тьма, в EV популярны машины переменного тока. Работу от батареи им обеспечивает инвертор — блок силовой электроники, преобразующий DC в АС (и обратно в процессе рекуперации [см.]). Он же управляет частотой АС, от которой зависит скорость вращения мотора. И направлением этого вращения: когда EV едет задним ходом, его мотор просто крутит в обратную сторону. Поэтому у некоторых современных гибридов (см.), например у 1000-сильного суперкара Ferrari SF90 Stradale, в коробке больше нет передачи заднего хода: пятится он строго на электричестве.
Синхронные моторы с постоянными магнитами эффективнее (до 97 процентов), их обычно делают главными. Асинхронные дешевле, мощнее и легче, их чаще ставят на вторую ось для полноты привода. Хотя есть схемы и с тремя, и с четырьмя моторами. Хорошая черта электромотора — высокий крутящий момент с минимальных оборотов, поэтому вместо многоступенчатой коробки передач EV обходится простым редуктором. Частота вращения — до 16 000—18 000 об/мин: понятно, отчего EV так подвывают на ходу. Отдельные производители пытаются заменить этот вой специально синтезированными звуками: BMW, например, заказала саундтреки для своих электромоделей Vision M Next, iX, i4, i7 знаменитому кинокомпозитору Хансу Циммеру («Оскары» за «Короля Льва» и «Дюну»). Хотя гораздо более актуальна озвучка для пешеходов: ведь они просто не слышат EV, который подкрадывается к ним сзади. На этот случай, к примеру, новейший Zeekr X обучен по команде водителя мяукать, лаять, хрюкать, исполнять Марш Мендельсона или просто извиняться вслух — правда, только по-китайски.
Низковольтная система
Будете смеяться, но при наличии на борту мощной тяговой батареи (см.) вся традиционная автоэлектрика — фары, дворники, музыка, климат-контроль — питается от обычного 12-вольтового аккумулятора. Правда, заряжается он все равно от основной батареи: понижением напряжения до 12 В занимается бортовое ЗУ. Впрочем, у машин с ДВС аккумуляторов тоже уже давно больше одного: система «старт-стоп» и всякая умная электроника работают от отдельных девайсов.
Обновление «по воздуху»
На эффективность EV — скорость, разгон, экономичность — софт влияет не меньше, если не больше «железа». А где в наше суетливое время взять добротный, допиленный софт? Разрабы постоянно находят критические уязвимости и косяки и наспех фиксят их, попутно плодя очередные баги. Так что сегодня критически важно не мотаться за новой прошивкой к дилеру, а получать ее по интернету через Wi-Fi. В идеале — незаметно для владельца, ночью, стоя на зарядке. Нормальные EV это, конечно, умеют. Нормальные керосинки, в общем-то, тоже. Но репертуар таких апдейтов у них поскромнее: «мозги» для мотора по сети сами не прилетят. Максимум — новая мультимедия с телематикой. А EV обновляется, как смартфон.
Платформа
Вариантов постройки EV два. Можно без затей переделать в EV обычную машину, сменив ДВС под капотом на электромотор и расчистив в подполье кузова место для батареи. Этим путем пошли на Московском автомобильном: попробуйте с виду отличить электрический «Москвич 3е» от бензинового «Москвича 3». Так выходит дешевле и проще, но — далекий от идеала компромисс. Много эффективнее делать специализированную EV-платформу типа скейтборда с интегрированной в силовую структуру батареей между осями, компактно упакованными моторами и силовой электроникой. На эту жесткую конструкцию легко водрузить просторный кузов любого типа — что напоминает нам зарю автомобилестроения, когда стандартное рамное шасси одевали в заказной кузов. Первую в России масштабируемую EV-платформу уже создали и испытывают разработчики электрического «Атома», производить который будет тот же МАЗ «Москвич».
Рекуперация
Рекуперативное торможение — способ подзарядки батареи за счет кинетической энергии движущегося EV. Работает так: отпускаем педаль акселератора — и уже не электромотор крутит колеса, а колеса крутят мотор. Последний при этом становится генератором и вырабатывает зарядный ток, а EV замедляется. Интенсивность замедления и, соответственно, пополнения заряда обычно выбирается из нескольких пресетов. В городе, где разгоны чередуются с торможениями, ощутимо увеличивает пробег до подзарядки. При равномерном движении за городом не помогает: там энергию экономит только старый добрый накат.
Станция зарядная
Устройство для заряда тяговой батареи EV, аналог бензоколонки и даже выглядит похоже. Соединяется c одним или двумя-четырьмя EV одновременно проводами через разъемы определенного типа (см. Зарядка). Но не надо считать станцию просто большой розеткой. Мощная станция — сложное устройство с компьютерным управлением, а возможно, и жидкостным охлаждением. Обязательно заземлена. Перед началом зарядки получает от EV кодовый сигнал, по которому находит в своей базе информацию о батарее и предельной для нее мощности зарядки. Поэтому незнакомый конкретной станции EV может отвалить от нее ни с чем.
Еще недавно самыми крутыми были DC-станции Tesla Supercharger V3: 250 кВт пиковой мощности. Европейская сеть Ionity подняла планку до 350 кВт, а китайский Aion — до 480 кВт. Правда, батарей, способных принимать ток такой мощности, еще не изобрели... Да, «узким местом», тормозящим процесс, может оказаться не станция, а батарея вашего EV. Однако при одновременной зарядке нескольких EV мощность станции делится между ними поровну.
Супербыстрая зарядка сегодня доступна и российским электромобилистам. Под Питером второй год работают ЭЗC «Газпром нефти» мощностью 150 кВт, а пермская компания вывела на рынок собственную 240-киловаттную станцию. Число мощных ЭЗС в 2024 году в РФ должно удвоиться и достичь 2,8 тыс. Только не забудьте, что быстрая зарядка током большой мощности требует кондиционирования батареи EV (см. Термостатирование, Химия). Поэтому это удовольствие не для популярных на вторичке старичков вроде Nissan Leaf.
Термостатирование батареи
Батарея EV капризна, как кинозвезда, и хорошо работает только в тепличных условиях. На морозе ее емкость падает почти вдвое, заряд идет медленно или не идет совсем. А на жаре, при быстрой зарядке или активной работе она раскаляется, от чего стремительно деградирует (см. Химия). Поэтому в батарею любого приличного EV встроена непростая система жидкостного охлаждения и подогрева. Но есть и хорошая новость: отводимое тепло используется для кондиционирования салона, позволяя экономить заряд.
Управление тягой
Управлять EV просто, как детской машинкой из парка аттракционов. Если выставить уровень рекуперативного торможения (см. Рекуперация) на максимум, ехать, как правило, можно «в одну педаль». Нажал на акселератор — тронулся и быстро разогнался, отпустил — резко замедлился. Обычные тормоза нужны лишь для полной остановки. Хотя благодаря лавине электрической тяги прямо с места — это вам не бензинка-керосинка, которой для разгона сначала нужно раскочегарить все эти поршни-шатуны-коленвал-маховик, ускоряются крутые EV чудовищно быстро. Даже несмотря на лишний вес. Рекордно быстро: швейцарским студентам удалось построить EV, у которого разгон с места до 100 км/ч занимает меньше одной секунды! И всего 12 метров от линии старта. Правда, больше ни к чему, кроме рекордных заездов, эта машинка не пригодна. И еще: по мере разряда разгонная прыть любого EV заметно вянет. На подвиги они способны только с полной до краев батареей. А какой-нибудь Porsche 911 с пустым баком только быстрее становится.
Франк
Поскольку под капотом у EV посвободнее, чем у машин с ДВС, там часто оборудуют второй багажник. По-английски багажник — trunk, то есть front + trunk = frunk. Но нет, чемодан туда не впихнуть, даже cabin size. Франк вмещает длинные зарядные провода с разъемами, возможно, переходники к ним, ветошь для обтирки вымазанных электричеством рук и т.д. То есть только самое необходимое.
Химия
На самом деле аккумулятор энергию не «запасает» и не «отдает» — это лишь удобные термины. При разряде батареи ток вырабатывается в процессе химических реакций, зарядка восстанавливает химический статус-кво. При заряде ионы лития, повинуясь приложенному извне напряжению, отрываются от положительного электрода (катода) и в особой среде — электролите — движутся к аноду, кристаллическая структура которого впитывает их, как губка. Когда все места для ионов в аноде заняты, батарея заряжена. При разряде это «кино» крутится наоборот, и на электродах батареи возникает напряжение. Но не все так просто: каждый цикл заряда-разряда приводит к необратимому снижению емкости, именуемому деградацией. А лучший ускоритель деградации — перегрев, поэтому быстрая зарядка током большой мощности жизнь батарее никак не продлевает. Опять все как у смартфонов, ага.
Цикл испытательный
Чтобы экономичность EV можно было сравнить, мерить ее нужно по единой методике, согласны? В Европе, США и Китае тоже согласны. И даже разработали свои циклы испытаний. Автомобиль устанавливается на стенд, где по определенному алгоритму разгоняется и тормозит, имитируя городское и загородное движение. Периодически стандарты испытаний меняются. Актуальные — европейский WLTP, американский EPA, китайский CLTC. От реальности пока далеки все, разброс результатов по разным методикам большой. Так, дальность хода (см.) Tesla Model 3 по EPA и по CLTC отличается на целых 100 км. Больше она… правильно, у китайцев. Вы знали! Впрочем, с экономичностью ДВС все похоже — и на бумаге оптимистичнее, чем по факту.
Частота обслуживания
Чего у EV не отнять, так это простоты в эксплуатации. Потому что серьезное ТО ему требуется гораздо реже, чем машине с ДВС. Ведь трущихся, горячих и нежных деталей в его организме меньше. Даже тормозные колодки благодаря рекуперации (см.) изнашиваются медленнее. А батарея, как обещают, прослужит не меньше 6—8—10 лет. Хотя как это проверишь?
Шасси
Не поверите, но кроме различий у EV с бензомашинами есть и явное сходство. В части подвески и рулевого управления они устроены одинаково! Только центр тяжести у EV из-за массивной батареи под кузовом очень низкий. Это благотворно отражается на устойчивости. И неблаготворно — на грузоподъемности. К примеру, батарея электропикапа Hummer EV емкостью 212 кВт•ч весит аж 1325 кг. Будто возишь с собой в багажнике новый Hyundai Elantra. Представляете, какое тут нужно шасси?
Щитовая
Кто сказал «щит хэппенс»? Электрощитовая — сердце любого промышленного или гражданского объекта. Отвечает за ввод электроэнергии, ее распределение и защиту от аварийных ситуаций. Для владельца EV это гараж с подключенным к сетям и особым образом заземленным ЗУ. «Дорогой, ты куда?» — «В щитовую, гляну вольтаж и ампераж!» А ведь раньше в гараже просто выпивали. С мужиками.
Экология
Считается, что EV страшно экологичны, поскольку не пачкают атмосферу на ходу. Но если учесть весь наносимый природе ущерб — например, в процессе производства и утилизации батарей и выработки электроэнергии, — распятый «зелеными» ДВС покажется белым и пушистым. Поэтому единственная экомиссия EV — перенос вредных выбросов из мест эксплуатации, то есть мегаполисов, в места генерации — например, пустыни. Ведь с переходом города на EV воздух в нем действительно свежеет. А в пустынях мы бываем редко.
Юань
Денежная единица Китайской Народной Республики и валюта, курс которой больше всего влияет на цену EV. Потому что КНР для EV всего мира — главный рынок и технологический драйвер (см. Китай).
Ячейка аккумуляторная
Разница между батареей и аккумуляторной ячейкой — как между светодиодной фарой и светодиодом. Небольшой цилиндрик, содержащий рулет из тонкопленочных катода и анода с электролитной пастой между ними, сегодня основа всему. Например, батарея Tesla Model S набрана из 16 блоков, в каждом 6 групп из 74 литий-ионных ячеек Panasonic 18650 весом всего 46 г каждая. Сейчас для EV придумали ячейки чуть побольше, что позволяет поднять плотность энергии. Но не удивляйтесь, что в батарее made in USA или made in Russia (реально!) ячейки окажутся китайскими. Уже догадались почему?