Что появилось раньше — электромобиль или автомобиль с ДВС? Уверен, что большинство читателей ответят неправильно, вспомнив в первую очередь о двигателе внутреннего сгорания. Не смотря на то, что электромобили только завоёвывают популярность в мире и позволить себе купить такую игрушку может не каждый, они появились раньше, чем автомобили с ДВС.
Почему электромобили были так мало распространены?
Не верите? Тогда как вам такой факт? Первый патент на автомобиль с ДВС — Benz Patent-Motorwagen был получен в 1886 году.
Однако уже в1881 году на Парижской международной выставке был показан первый электромобиль. Нужно отметить, что первые рабочие образцы электромобилей начали колесить по дорогам уже в 1841 году.
Кроме того, ещё в 1838 году в Санкт-Петербурге на реке Неве проводились испытания «электрохода» — первого в мире судна с электродвигателем. Причём за всё время испытаний судно прошло около 40 вёрст.
В то время идея создания транспортного средства на электрической тяге для конструкторов представлялась более выгодной. Ведь электромотор был гораздо проще ДВС по конструкции, он не требовал такого частого технического обслуживания, а значит стоимость автомобиля должна быть меньше.
Однако, как мы все уже знаем, автомобили с ДВС вытеснили электромобили, и весь ХХ век были вне конкуренции. Основной причиной того, что это произошло было отсутствие технической возможности создать надёжную и дешёвую аккумуляторную батарею достаточной ёмкости.
Отличия электромобилей Тесла
До недавнего времени электромобили отличались скромными размерами и малым запасом хода. Например, автономности Enfield 8000 хватало на 90 км, а максимальная скорость составляла 77 км/час.
Рекордсменом по продажам за период с 1974 по 1979 год в США стал Sebring-Vanguard Citycar. Причиной популярности был топливный кризис. Она весила всего 590 кг, а её длина составляла 2,4 м.
Таких машинок было выпущено ровно 4444 штуки, что было на то время рекордом. Кстати, превзойти его смогла только Тесла со своей Model S.
Думаю, не ошибусь, если скажу — только Тесла удалось вернуть популярность электромобилям на мировом рынке. Причём так, что сегодня эта компания стала крупнейшим производителем электромобилей, несмотря на высокую конкуренцию.
Удерживать лидирующие позиции компании удаётся благодаря тому, что её электромобили при сравнительно невысокой цене отличает значительная дальность поездки от одного заряда батареи, а также высокие динамические качества, которые, кстати, не уступают гиперкарам с ДВС. Конечно, для этого нужен соответствующий источник питания — мощная и надёжная тяговая аккумуляторная батарея.
Конструкция батареи Тесла
За всё время производства электромобилей, компания Тесла постоянно улучшала конструкцию батарей, добиваясь увеличения ёмкости, пиковой мощности и безопасности при снижении их стоимости.
Единичные элементы
АКБ Тесла отличается от других тем, что состоит из множества отдельных элементов, похожих на известный элемент питания типа АА (пальчиковый). На первых образцах АКБ применялись элементы 18650.
Затем стали применяться элементы 21700, которые имели больший размер.
Как видно на рисунке, в названии элемента, например, 18650 зашифрованы габариты, 65 мм — длина, а 18 мм — диаметр.
Наконец, 9 октября 2021 года компанией был представлен образец батареи с элементами 4680.
Решение использовать такие элементы было оправдано с конструкторской точки зрения. Ведь первый электромобиль, который выпустила компания, был Tesla Roadster, созданный на базе спорткара Lotus Elise.
Разместить в Tesla Roadster АКБ, так как это делается на современных электрокарах, не представлялось возможным. Слишком много было в кузове различных элементов, которые мешали установке плоской батареи.
Поэтому инженерам пришлось пойти по другому пути.
Отдельные элементы 18650 подходили для этого наилучшим образом. Их можно было объединять так, как этого требовали особенности конструкции кузова, а при выходе из строя одного или даже группы из нескольких единичных элементов, значительного уменьшения ёмкости батареи не происходило.
Также для обеспечения защиты, единичные элементы соединялись между собой калиброванными проводами, то есть проводник играл роль плавкой вставки предохранителя.
Система охлаждения батареи Tesla
Для АКБ мощностью 100 кВт*ч, устанавливаемых в более поздние модели электрокаров Tesla было предусмотрено жидкостное охлаждение, так как при работе батареи выделялось много тепла. Избыточное тепло отрицательно влияет на срок службы АКБ и снижает её эффективность.
Внутри АКБ были размещены плоские трубки, по которым циркулировала жидкость, охлаждаемая при помощи специального радиатора.
Дополнительный аккумулятор в конструкции Tesla
Кстати, несмотря на всю инновационность, конструкция Tesla Roadster имела один существенный недостаток. Дело в том, что вся электроника, которая была установлена в различных системах автомобиля питалась от основной батареи.
Когда электромобилем пользовались каждый день, это не приводило ни к каким негативным последствиям. Однако, если электромобиль был на стоянке 2 — 3 недели, АКБ разряжалась настолько, что не подлежала ремонту.
Конструкторы это учли, поэтому в моделях Tesla Model S и Model Х, для питания систем установили дополнительный, свинцовый, 12 В аккумулятор. Впоследствии свинцовый аккумулятор был заменён на литий-ионный аккумулятор.
Применение элементов 21700 в АКБ и система пожаротушения
Использование элементов 21700 позволило уменьшить внутреннее сопротивление в 2 раза, а температуру нагрева в 4 раза. Такие АКБ были применены в моделях Tesla Model 3 и Model Y.
Также в конструкцию была добавлена система тушения пожара, состоящая из специальной пластиковой оболочки с жидкостью, которая покрывает АКБ. Если произойдёт повреждение корпуса АКБ, жидкость вытечет и потушит возгорание.
Нужно отметить, что проблема возгорания при механическом воздействии является «ахиллесовой пятой» любого литий-ионного аккумулятора. С 2014 года компания Тесла изменила конструкцию кузова электромобиля.
Нижняя часть электромобиля усилена титановой плитой и щитом из алюминия. Дополнительно к этому под днищем устанавливается брус из алюминия, который призван для смягчения возможного удара и для того, чтобы отбросить опасный предмет, если он окажется под днищем автомобиля.
Особенности элементов 4680 в батарее Тесла
Дальнейшее развитие АКБ привело к необходимости использования более ёмких единичных элементов. В октябре 2021 года компания представила новый образец АКБ с элементами 4680, которая будет устанавливаться на Model Y.
Такие элементы имеют ёмкость в 5 раз больше, чем у элементов 21700. Это позволит повысить запас хода, а следовательно, понизить стоимость АКБ. Ещё одной особенностью новой батареи является то, что она выступает в качестве силового элемента кузова. Это также позволило снизить массу и увеличить запас хода.
Заключение
Работа по улучшению конструкции АКБ для электромобилей продолжается. Конкуренция между автопроизводителями способствует снижению стоимости и улучшению потребительских качеств, и поэтому нам ещё предстоит увидеть самые лучшие образцы.
Если дочитали статью до этого места, я уверен, что вас заинтересуют и
другие статьи про аккумуляторы на Дзене СамЭлектрик.ру:
------------------------------------
Статья заинтересовала? Лайк, подписка, комментарий!
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и заходите на блог www.SamElectric.ru !
Внимание! Автор не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!
Правила Дзена изменились. Подписывайтесь, чтобы комментировать. Пожалуйста, в комментариях будьте вежливы и уважайте мнение автора и читателей!
#электрика #электропроводка #электропитание
#электричество #аккумуляторы #автомобили #электромобили
