Електромобілі: все та ж сталь під капотом?

За останні кілька років світова автопромисловість зазнала більше змін, ніж за попередні п'ятдесят років. І тепер електромобілі становлять значну конкуренцію бензиновим та дизельним автомобілям. Але що ми знаємо про них, крім того, що вони працюють за рахунок електричної енергії? Спробуємо розібратися в цьому питанні й відправимося в інформаційну подорож і почнемо з 1828 року. Так, не дивуйтеся, електричні автомобілі аж ніяк не ноу-хау XXI століття, ідеї їх створення понад 150 років.

Історія електричного транспорту

На зорі зародження автомобілебудування машини, що працюють на електричній енергії, створювалися винахідниками з таким же ентузіазмом й вірою в успіх, як і автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ). Про історію всіх експериментів та розробок XIX століття збереглось не так багато документів й в історії залишилися лише найзначніші успіхи й запатентовані механізми.

Історія електромобілів минулих років

Електромобіль Каміля Женатци

У перегонах автовинаходів брали участь великі уми того часу, які створювали найнеймовірніші конструкції та варіації самохідного транспорту. Наприклад, в 1900 році в США автомобілі були представлені найрізноманітнішими модифікаціями, з них:

• 40% – моделі, які приводяться в рух парою;
• 38% – електромобілі;
• 22% – бензинові авто.

Проте по ряду технічних та комерційних причин автомобілі, що працюють на електромеханічній тязі, все ж програли ці перегони автомобілям з двигунами внутрішнього згоряння. І на останні кілька десятків років вони стали повсюдною нормою для всіх світових країн.

Варто зауважити, що важливу роль у розвитку всього автотранспорту того часу зіграв початок масового виробництва сталі в Європі та Сполучених Штатах Америки. Технологічність й доступність сталевого листа й прокату дозволили створити приводную систему коліс, ефективну гальмівну і паливну систему, рульове управління і сам кузов самохідних механізмів. Так, перші суцільнометалеві кузови автомобілів були застосовані в 1912 році в США та Великобританії, а до цього їх, так само, як і колеса, робили із застосуванням дерева, що істотно знижувало технічні характеристики.

Уже в наші дні, у зв'язку з різким погіршенням екологічної ситуації виникла гостра потреба до відродження ідеї промислового виробництва електромобілів. Але глобальні причини звернення до ідеї використання електроенергії для переміщення автотранспорту були закладені ще з 70–х років минулого століття, коли:

• світ почала стрясати низка нафтових криз;
• ціни на вуглеводневе паливо почали рости з кожним днем;
• електроніка стала розвиватися семимильними кроками, що дозволило створити компактні та енергоефективні елементи управління автотранспортом.

На початку 90–х найбільш прогресивні автоконцерни починають випуск власних електричних та гібридних моделей авто. З того моменту з конвеєрів сходять електромобілі таких брендів, як Tesla, Smart, Toyota, BMW, Renault, Mitsubishi, Nissan й інших виробників.

Але, не зважаючи на гостру потребу переоснащення автопарку та ряд прийнятих нормативних актів у багатьох світових передових країнах, спрямованих на підтримку виробництва електричних автомобілів, інвестування проектів в даній галузі йде не дуже активно, зате найменші невдачі новаторів масово популяризуються у всіх інформаційних колах.

У 2006 році на екрани виходить документальний фільм «Хто вбив електромобіль?». У ньому режисер Кріс Пайн розповідає про появу й експлуатацію цього транспорту та бере інтерв'ю у артистичної богеми Каліфорнії (Тома Хенкса, Мела Гібсона, Філліс Діллер) на предмет ставлення до електромобілів. Також кінохудожник підіймає питання про його безпеку й провал, спровокований потужним протистоянням різних фінансових і політичних кіл.

Конструктивні елементи та матеріали для їх виготовлення

Відмінний принцип роботи силової установки зумовив більш просту конструкцію автомобілів, що працюють на електричній тязі, а також дозволив:

• суттєво знизити кількість деталей й динамічних елементів;
• збільшити період міжсервісного обслуговування;
• підвищити ефективність гальмування.

В результаті автоконцернам довелося не тільки кардинально переглянути автомобільну конструкцію, але і змінити принцип добору використовуваних матеріалів. І якщо ще років двадцять тому багато автовласників називали свій автомобіль «сталевим конем», то вже сьогодні так сказати про електромобіль неможна, бо при його створенні використовується більшою мірою алюміній, магній, пластик й вуглеволокно. При цьому все ж безапеляційні заяви про те, що електромобілі виготовлені виключно з легких сплавів та матеріалів абсолютно необ'єктивні та несправедливі. Звичайно, велика маса – потенційна проблема для всіх електромобілів. Тому кузов у ​​них зроблений з алюмінієвих сплавів й інших легковагових матеріалів, але виготовити дані транспортні засоби без застосування сталі на сьогоднішній момент просто неможливо.

Низьколеговані й високолеговані марки сталі, як і раніше використовується для виготовлення трансмісії та силової установки – найбільш відповідальних елементів навіть в автомобілів, що працюють на електричній тязі. До того ж на сьогоднішній день ціна електрокарів досить висока через використання дорогих акумуляторів і застосування сталі дозволяє не тільки підвищити їх міцність, надійність та безпеку, а й позитивно позначається на зниженні собівартості. При цьому кожен виробник використовує напрацювання створення авто на ДВЗ й активно впроваджує власні новаторські ідеї.

Силова установка

В неї входить акумуляторна батарея (АКБ) й тяговий двигун. При цьому маса силової установки становить майже 40% всього автомобіля. Для електромобілів виготовляються нікель-залізні, нікель-цинкові, цинк-хлоридні й літій-іонні АКБ. Останні поки є найбільш перспективним варіантом.

Електродвигун перетворює енергію, що надходить від батареї, в обертальний рух коліс. Так як АКБ виробляє постійний струм, то в перших електромобілях використовувалися двигуни постійного струму (ДПС). Але зі створенням компактних перетворювачів стало можливим встановлювати й асинхронні електродвигуни, які мають кращі енергетичні показники. Використання електричного тягового двигуна дозволило відмовитися від створення систем змащення і вихлопу.

Управляється силова установка контролером й складною електронікою, що розташована в консолі. Вона регулює кількість енергії, що надходить від АКБ, й контролює процес її перетворення в приводі. А також управляє функціями дверей та вікон, клімат-контролем, тепловим режимом силової установки та електроніки, гаджетами та багатьма іншими пристроями авто. Для передачі сигналів використовуються кабелі, які останнім часом успішно замінюються на оптоволокно.

Кузов і елементи салону

Кузовні елементи виготовляються з алюмінієвих сплавів або ударостійкого композитного пластика. Перші моделі електромобілів також мали алюмінієву раму, яку пізніше замінили на конструкцію з магнієвих сплавів.

Металевий каркас сидінь для водія і пасажирів також виготовляється з магнію. А в наслідок відсутності вихлопної системи конструктори змогли зробити алюмінієве днище плоским і поліпшити аеродинамічні характеристики авто. Але з огляду на те, що в процесі їзди може відбутися пошкодження двигуна, в місці його розташування на днище деякі виробники ставлять сталеву пластину.

Ходова частина

Пристрій трансмісії у електромобілів також простіше й надійніше, ніж у бензинових та дизельних машин. Вона включає передню та задню підвіски, а колеса складаються з литих алюмінієвих дисків і самоущільнюючихся шин. Тому власникам електрокарів можна сміливо забути про запаску.

Рульове управління

Його конструктив ідентичний рульовому управлінню автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння. Тяги, шарніри, важелі, вісі, рульовий вал – все це виготовлено з високоміцних марок сталі. Тільки корпусна обшивка іноді замінюється на магнієву.

Ні сталлю єдиною, але ...

З вищеописаного складається думка, що серед усіх матеріалів, використовуваних при створенні автомобіля на електротязі, на частку сталей доводиться в середньому близько 10...20%. На перший погляд, це несуттєво, проти 80% у авто з ДВЗ. Проте саме сталь лежить в основі роботи електромобілів, так як з неї виготовляються найбільш відповідальні елементи:

• якір двигуна постійного струму, а також статор й ротор асинхронного двигуна;
• вісі, вали, важелі, кронштейни трансмісії;
• маточини й колісні барабани;
• підшипники;
• редуктори;
• ресори.

Також зі сталі виготовляються окремі струмопровідні частини борового зарядного пристрою та силової частини, контактні клеми, конектори, клемні кільця, кабельні наконечники, елементи датчиків диференціального струму та інше. Причому в цілому в автомобільній галузі відзначається підвищений попит на високоміцні та ультраміцні сталі, тому що в порівнянні з іншими матеріалами вони відрізняються:

• високою технологічністю в обробці;
• мінімальною кількістю відходів й можливістю вторинної переробки;
• доступністю та невисокою ціною електрокарів.

Висновок

Сьогодні йде інтенсивний розвиток не тільки автомобілів, що працюють на електричній тязі, а й інших технологій. І цілком можливо, в найближчому майбутньому винахідники пред'являть світові кардинально новий вид транспорту, який діє на інших фізичних принципах. Але як би там не було, поки сталь була, є й залишається найбільш широко застосовуваним конструктивним матеріалом для цієї галузі.

І якщо вам потрібно купити сталевий прокат для автомобілебудування або інших цілей, звертайтеся в будь-який металоцентр компанії «Метінвест-СМЦ» або залиште заявку на сайті. Ми виконаємо в найкоротші терміни навіть найбільші та різносортні замовлення. Наш контактний телефон 0800-30-30-70. Звертайтеся, нам є чим вас здивувати.