Зачем машины переводят на 800-вольтную электрику

Массовый переход

Электрическая платформа./ Фото: wikipedia.org

Большие производители уже начали глобальный переход от двигателей внутреннего сгорания к полностью электрическим платформам, но этот процесс сопровождается множеством технических трудностей. Современные электромобили требуют принципиально иной инфраструктуры, начиная с зарядных станций и заканчивая производственными мощностями. По этой причине массовый отказ от традиционных двигателей невозможен без радикальных изменений в производстве аккумуляторов и разработок новейших технологий. Дополнительно возникает много организационных вопросов, которые невозможно разрешить без глобальных изменений, но самое главное — решение технических вопросов, связанных с производительностью.

Двигатель Tesla Model 3./ Фото: staticflickr.com

Производительность электромобиля напрямую зависит от его силовой установки: без мощного электромотора невозможно достичь характеристик, сравнимых с традиционными автомобилями. Современные разработки уже позволяют достичь высокой мощности и крутящего момента, но эффективность всё еще зависит от батареи. От ёмкости батареи зависит дальность хода, а от плотности хранения энергии — вес и габариты машины. В этом и заключается одна из самых больших проблем: батарею либо придётся делать больше и тяжелее, либо потребуется использовать новейшие и очень дорогие технологии. Впрочем, существование большой батареи не имеет смысла без быстрой зарядки.

Быстрая зарядка./ Фото: wylsa.com

Скорость восполнения заряда батареей тоже критична. Традиционные автомобили заправляются за считанные минуты, а электрическим, даже с современными быстрыми станциями, требуется гораздо больше времени. Технологии ускоренной зарядки развиваются, но этот процесс тормозится несовершенством самих батарей и ценой аккумуляторов. В итоге поездка на электромобиле, который невозможно быстро зарядить в середине маршрута, превращается в настоящее испытание. Чтобы массовый переход на электрическую платформу всё-таки состоялся, понадобится радикально усовершенствовать сами электромобили. Вот здесь и появляется высоковольтная энергосистема.

Вольтаж побольше

BMW iX с платформой 400 вольт./ Фото: bmwblog.com

Чтобы выжать необходимую мощность из силовой установки, производители вынуждены поднимать мощность электродвигателей, то есть электросистема будет перегружена повышенными токами. На практике это означает, что разъёмы, провода и прочие части силовой электропроводки придётся усиливать, чтобы они не перегрелись и не вызвали пожар. И поскольку в компактном электромобиле сделать подобное практически невозможно, было решено вместо силы тока поднять рабочее напряжение. Так и появились высоковольтные энергосистемы. На текущий момент большинство современных моделей работают с номинальным напряжением в 400 вольт, и это уже стало стандартом для массового рынка. Такой уровень напряжения позволяет передавать больше мощности с меньшими потерями, снизить нагрев силовых кабелей, уменьшить нагрузку на систему охлаждения и снизить риск перегрузки.

400-вольтовая батарея Tesla Model 3./ Фото: estel-pro.ru

Использование 400-вольтовых платформ позволило оптимизировать работу электромобиля, упростить его общую конструкцию и обслуживание, а в итоге и поспособствовало снижению итоговой цены. К тому же снижение токов значительно увеличило ресурс самой электросистемы в целом и электродвигателей в частности, позволив им работать в более щадящем режиме. Попутно производителям удалось улучшить компоновку, снизить вес и повысить пробег на одной зарядке. Переход к номинальному напряжению в 400 вольт оказался настолько эффективным, что с первого использования в 2012 году (Tesla Model S) высоковольтная энергосистема получила широкое распространение. К тому же у неё оказалось весьма полезное применение — скорость зарядки аккумуляторов серьёзно выросла. Правда, это требует наличия специальных зарядных станций, а также батарей, способных выдержать такую нагрузку. Последними может похвастаться не каждый электромобиль. Тем не менее даже этого оказалось недостаточно.

Ещё больше увеличить

Lucid Air с электросистемой 900 вольт./ Фото: yahoo.com

Энергосистема электромобилей в её текущем состоянии всё равно остаётся недостаточно эффективной, и самый простой способ её улучшить — ещё больше повысить рабочее напряжение. Главный эффект подобного шага — уменьшение рабочих токов, а значит, проблема с охлаждением станет не такой серьёзной. В остальном же преимущества и эффект новой энергосистемы такие же, как и при переходе на 400-вольтовую. В частности, процесс восстановления заряда батареи должен ещё больше ускориться. Вот только переход на новые стандарты простым не будет, это потребует увеличения затрат, использования новых, более дорогих технологий, а в итоге цена электромобилей может сильно вырасти. Впрочем, подобные попытки уже делаются, но пока что лишь некоторые электрокары выпустили на основе электросистемы с номинальным напряжением 800 вольт.

Самые последние разработки в области электромобилей получают спортивные машины, которые вместе с ними обретают высокие технологии, потрясающие возможности и в дополнение очень большую цену.