Электромобили: все та же сталь под капотом?

За последние несколько лет мировая автопромышленность претерпела больше изменений, чем за предыдущие пятьдесят лет. И теперь электромобили составляют значительную конкуренцию бензиновым и дизельным автомобилям. Но что мы знаем о них, кроме того, что они работают за счет электрической энергии? Попробуем разобраться в этом вопросе и отправимся в информационное путешествие и начнем с 1828 года. Да, не удивляйтесь, электрические автомобили отнюдь не ноу-хау XXI века, идеи их создания более 150 лет.

История электрического транспорта

На заре зарождения автомобилестроение машины, работающие на электрической энергии, создавались изобретателями с таким же энтузиазмом и верой в успех, как и автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Об истории всех экспериментов и разработках XIX века сохранилось не так много документов и в истории остались лишь самые значительные успехи и запатентованные механизмы.

История электромобилей прошлых лет

Электромобиль Камиля Женатци

В гонке автоизобретений принимали участие великие умы того времени, которые создавали самые невероятные конструкции и вариации самоходного транспорта. Например, в 1900 году в США автомобили были представлены самыми разнообразными модификациями, из них:

• 40% – модели, приводимые в движение паром;
• 38% – электромобили;
• 22% - бензиновые авто.

Тем не менее по ряду технических и коммерческих причин автомобили, работающие на электромеханической тяге, все же проиграли эту гонку автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. И на последние несколько десятков лет они стали повсеместной нормой для всех мировых стран.

Стоит заметить, что немаловажную роль в развитии всего автотранспорта того времени сыграло начало массового производства стали в Европе и Соединенных Штатах Америки. Технологичность и доступность стального листа и проката позволили создать приводную систему колес, эффективную тормозную и топливную систему, рулевое управление и сам кузов самоходных механизмов. Так, первые цельнометаллические кузова автомобилей были применены в 1912 году в США и Великобритании, а до этого их, так же, как и колеса, делали с применением дерева, что существенно снижало технические характеристики.

Уже в наши дни, в связи с резким ухудшением экологической ситуации возникла острая необходимость к возрождению идеи промышленного производства электромобилей. Но глобальные предпосылки обращения к идее использования электроэнергии для перемещения автотранспорта были заложены еще с 70-х годов прошлого столетия, когда:

• мир начала сотрясать череда нефтяных кризисов;
• цены на углеводородное топливо начали расти с каждым днем;
• электроника стала развиваться семимильными шагами, что позволило создать компактные и энергоэффективные элементы управления автотранспортом.

В начале 90-х наиболее прогрессивные автоконцерны начинают выпуск собственных электрических и гибридных моделей авто. С того момента с конвейеров сходят электромобили таких брендов, как Tesla, Smart, Toyota, BMW, Renault, Mitsubishi, Nissan и других производителей.

Но, несмотря на острую необходимость переоснащения автопарка и ряд принятых нормативных актов во многих мировых передовых странах, направленных на поддержку производства электрических автомобилей, инвестирование проектов в данной отрасли идет не очень активно, зато малейшие неудачи новаторов массово популяризируются во всех информационных кругах.

В 2006 году на экраны выходит документальный фильм «Кто убил электромобиль?». В нем режисер Крис Пайн рассказывает о появлении и эксплуатации этого транспорта и берет интервью у артистической богемы Калифорнии (Тома Хенкса, Мела Гибсона, Филлис Диллер) на предмет отношения к электромобилям. Также кинохудожник поднимает вопрос о его безопасности и провале, спровоцированном мощным противостоянием разных финансовых и политических кругов.

Конструктивные элементы и материалы для их изготовления

Отличный принцип работы силовой установки обусловил более простую конструкцию автомобилей, работающих на электрической тяге, а также позволил:

• существенно снизить количество деталей и динамических элементов;
• увеличить период межсервисного обслуживания;
• повысить эффективность торможения.

В результате автоконцернам пришлось не только кардинально пересмотреть устройство электромобиля, но и изменить принцип к подбору используемых материалов. И если еще лет двадцать назад многие автовладельцы называли свой автомобиль «стальным конем», то уже сегодня так сказать об электромобиле нельзя, так как при его создании используется в большей мере алюминий, магний, пластик и углеволокно. При этом все же безапелляционные заявления о том, что электромобили изготовлены исключительно из легких сплавов и материалов абсолютно необъективны и несправедливы. Конечно, большая масса – потенциальная проблема для всех электромобилей. Поэтому кузов у них сделан из алюминиевых сплавов и других легковесных материалов, но изготовить данные транспортные средства без применения стали на сегодняшний момент просто невозможно.

Низколегированные и высоколегированные марки стали по-прежнему используется для изготовления трансмиссии и силовой установки – наиболее ответственных элементов даже у автомобилей, работающих на электрической тяге. К тому же на сегодняшний день цена электрокаров достаточно высокая из-за использования дорогих аккумуляторов и применение стали позволяет не только повысить их прочность, надежность и безопасность, но и положительно сказывается на снижении себестоимости. При этом каждый производитель использует наработки создания авто на ДВС и активно внедряет собственные новаторские идеи.

Силовая установка

В нее входит аккумуляторная батарея (АКБ) и тяговый двигатель. При этом масса силовой установки составляет почти 40% всего автомобиля. Для электрокаров изготавливаются никель-железные, никель-цинковые, цинк-хлоридные и литий-ионные АКБ. Последние пока являются наиболее перспективным вариантом.

Электродвигатель преобразует энергию, поступающую от батареи, во вращательное движение колес. Так как АКБ вырабатывает постоянный ток, то в первых электромобилях использовались двигатели постоянного тока (ДПТ). Но с созданием компактных преобразователей стало возможным устанавливать и асинхронные электродвигатели, которые имеют лучшие энергетические показатели. Использование электрического тягового двигателя позволило отказаться от создания систем смазки и выхлопа.

Управляется силовая установка контроллером и сложнейшей электроникой, расположенной в консоли. Она регулирует количество поступающей от АКБ энергии и контролирует процесс ее преобразования в приводе. А также управляет функциями дверей и окон, климат-контролем, тепловым режимом силовой установки и электроники, гаджетами и многими другими устройствами авто. Для передачи сигналов используются кабели, которые в последнее время успешно заменяются на оптоволокно.

Кузов и элементы салона

Кузовные элементы изготавливаются из алюминиевых сплавов или ударопрочного композитного пластика. Первые модели электромобилей также имели алюминиевую раму, которую позже заменили на конструкцию из магниевых сплавов.

Металлический каркас сидений для водителя и пассажиров также изготавливается из магния. А из-за отсутствия выхлопной системы конструкторы смогли сделать алюминиевое днище плоским и улучшить аэродинамические характеристики авто. Но учитывая, что в процессе езды может произойти повреждение двигателя, в месте его расположения некоторые производители на днище ставят стальную пластину.

Ходовая часть

Устройство трансмиссии у электромобилей также проще и надежней, чем у бензиновых и дизельных машин. Она включает переднюю и заднюю подвески, а колеса состоят из литых алюминиевых дисков и самоуплотняющихся шин. Поэтому владельцам электрокаров можно смело забыть о запаске.

Рулевое управление

Его конструктив идентичен рулевому управлению автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Тяги, шарниры, рычаги, оси, рулевой вал – все это изготовлено из высокопрочных марок стали. Только корпусная обшивка иногда заменяется на магниевую.

Не сталью единой, но…

Из вышеописанного складывается мнение, что среди всех материалов, используемых при создании автомобиля на электротяге, на долю сталей приходится в среднем около 10…20%. На первый взгляд, это несущественно, против 80% у авто с ДВС. Тем не менее именно сталь лежит в основе работы электромобилей, так как из нее изготавливаются наиболее ответственные элементы:

• якорь двигателя постоянного тока, а также статор и ротор асинхронного двигателя;
• оси, валы, рычаги, кронштейны трансмиссии;
• ступицы и колесные барабаны;
• подшипники;
• редукторы;
• рессоры.

Также из стали изготавливаются отдельные токоведущие части борового зарядного устройства и силовой части, контактные клеммы, коннекторы, клеммные кольца, кабельные наконечники, элементы датчиков дифференциального тока и прочее. Причем в целом в автомобильной отрасли отмечается повышенный спрос на высокопрочные и ультрапрочные стали, так как по сравнению с другими материалами они отличаются:

• высокой технологичностью в обработке;
• минимальным количеством отходов и возможностью вторичной переработкой;
• доступностью и невысокой ценой электрокаров.

Заключение

Сегодня идет интенсивное развитие не только автомобилей, работающих на электрической тяге, но и других технологий. И вполне возможно, в ближайшем будущем изобретатели предъявят миру кардинально новый вид транспорта, действующий на других физических принципах. Но как бы там ни было, пока сталь была, есть и остается наиболее широко применяемым конструктивным материалом для этой отрасли.

И если вам нужно купить стальной прокат для автомобилестроения или других целей, обращайтесь в любой металлоцентр компании «Метинвест-СМЦ» или оставьте заявку на сайте. Мы выполним в кратчайшие сроки даже самые крупные и разносортные заказы. Наш контактный телефон 0800-30-30-70. Обращайтесь, нам есть чем вас удивить.