Рассказываем о технических нюансах таких машин и можно ли узаконить переход от двигателя внутреннего сгорания на электротягу.
Продажи электромобилей в мире постоянно растут, но могли бы быть и выше – процесс тормозит их высокая цена и другие их недостатки. А как насчет замены старого бензинового или дизельного двигателя на электрический?
Читайте также: В столице появился электромобиль Lucid Air, который по характеристикам лучше, чем Tesla Model S
Главное отличие электрической платформы от бензиновой/дизельной – это размещение тяговой батареи.
У современных заводских электромобилей аккумулятор – цельный и моноблочный, размещается с учетом низкого центра тяжести, с заранее предусмотренной возможностью его легкого демонтажа, охлаждения и обогрева. Он не съедает (или почти не съедает) полезный объем салона и багажника, под капотом даже есть место под небольшой дополнительный грузовой отсек.
Читайте также: Самый дорогой и самый быстрый электромобиль в мире нашел своего владельца
Если мы электрифицируем бензиновый автомобиль, батарею придется ставить там, где получится. Аккумулятор будет не цельным, а разделенным на несколько частей – например, одна часть в багажнике, другая – в салоне.
Такое расположение значительно уменьшает объем багажника, а батарея будет меньшей емкости, чем в таком же по габаритам электромобиле. Однако это приемлемые компромиссы, с которыми вполне можно мириться.
Еще один недостаток – неравномерное увеличение массы авто. Из-за этого придется мириться с уменьшенной грузоподъемностью переработанного транспорта, ухудшением управляемости и уменьшением ресурса ходовой – если ее не усилить, чтобы она лучше держала вес батарей.
Как именно происходит переоборудование авто, помогли разобраться мастера сервиса ремонта электромобилей и гибридов Master Service Electro.
Сначала производится замена двигателя. Оптимально, если бензиновый автомобиль-донор был переднеприводным – тогда можно убрать сразу ДВС со штатной коробкой передач и поставить электродвигатель с уже интегрированной трансмиссией. Трансмиссии на электромобилях личные, эту функцию обычно выполняет редуктор и дифференциал главной передачи.
Читайте также: Hyundai показал гоночный электромобиль на 650 лошадиных сил
Для электродвигателя с его высоколинейной тягой во всем диапазоне оборотов классическая коробка с множеством передач и их бесконечным переключением вверх-вниз совершенно не нужна. Электродвигатель ставится на родные подушки через кронштейны-переходники – или готовые, или изготовленные по месту. Для водяного охлаждения электродвигателя задействуется штатный радиатор и небольшой электронасос.
Двигатель управляется через электронную педаль, которая через блок управления связывается со штатными системами автомобиля. Для нормальной работы системы нужно иметь специальную прошивку, которая рассчитана на конкретную модель автомобиля. Блок управления общается со штатной электроникой автомобиля через CAN-шину.
CAN-шина двигателя позволяет быстро передавать информацию между различными блоками в авто, ее команды известны и стандартизированы. Ее используют также для диагностики авто.
Кроме регулирования мощности и оборотов двигателя, происходит много различных связей и коммуникаций через CAN-шину – например, при отпускании педали газа без касания тормозов, CAN-шина отправляет команду на загорание позади стоп-сигналов: электромобиль благодаря эффекту рекуперации тормозит двигателем гораздо эффективнее, чем бензиновый, поэтому движение накатом должно информировать водителей машин, движущихся позади.
Трансмиссия (редуктор) подключается к передним колесам через ШРУСы. В случае универсальных комплектов для электрификации ШРУСы делаются индивидуально под каждое авто, путем удлинения или укорачивания родных заводских и совмещения их со шлицевыми частями соединения с трансмиссией. Изготовление таких ШРУСов – процедура несложная и хорошо знакомая всем механикам специализированных автомастерских и тюнинговых ателье.
Читайте также: Первый электромобиль от Xiaomi оказался значительно дешевле Tesla Model 3
Не придется вносить изменения в конструкцию, если авто оснащено электрическим или электрогидравлическим усилителем руля. Если же авто более старое и оснащено гидроусилителем руля – то желательно его заменить на электро, чтобы снизить потери энергии батареи.
Штатные тормоза остаются, относительно гидравлики - без изменений, то же касается и всех функций, связанных с ABS и ESP – различных электронных помощников водителя. Единственное, что надо учитывать, сохранят ли свою эффективность стандартные тормоза и не увеличится ли тормозной путь авто, если масса будущего электромобиля возрастет. Но это зависит от конкретного автомобиля.
Даже некоторые автопроизводители экономят на таких важных вещах, как тормоза: например, на популярном у нас Volkswagen ID.4 из Китая на задней оси стоят барабанные тормоза, которые на такой тяжелой машине не слишком эффективны, в отличие от дисковых. Это на первый взгляд странное решение, связано с рекуперацией – электромобили имеют "режим одной педали" когда отпускание "газа" приводит замедление авто и энергия торможения заряжает батарею.
Ее тоже нужно менять. Поскольку, убрав ДВС, мы теряем источник тепла, и источник охлаждения (энергия с ДВС также нужна, чтобы крутить компрессор кондиционера).
Читайте также: BMW тестирует новый электромобиль с четырьмя двигателями
Для охлаждения салона устанавливается универсальный электрический кондиционер, компрессор которого питается от тяговой батареи. Для функционирования печки можно установить электрический тэн (но у него большое энергопотребление, и такое решение сильно снизит запас хода авто). Более рациональное решение – установка бензинового или дизельного обогревателя. Такое решение нельзя назвать экологичным, но оно значительно эффективнее электрического.
Без изменений остается стандартный 12-вольтовый аккумулятор, от которого продолжает питаться светотехника, электроприводы стекла, мультимедиа и тому подобное. Сам этот аккумулятор будет подзаряжаться от высоковольтной тяговой батареи.
Батарея является ключевой и самой дорогой частью электромобиля. Существует немало типов, но выбирать лучше между тройной литиевой и литий-железо-фосфатной (LFP). Литиевые имеют более высокую и производительную емкость батареи, больший запас хода и меньший вес.
Зимой, особенно в морозную погоду, тройные литиевые показывают себя лучше: нижний предел рабочей температуры - -30°C. У литий-железо-фосфатных - -15°C. При высоких температурах – наоборот, литий-железо-фосфатная является более эффективной.
Читайте также: В Китае создали плюшевый электромобиль за 10 тысяч долларов
Сколько полных циклов зарядки-разрядки переживет батарея? Тройная литиевая - 1200 циклов, а литий-железо-фосфатная (LFP) - 3000. По этой причине компании советуют владельцам электромобилей с тройной литиевой заряжаться до 80% и не опускать заряд ниже 20%. А для LFP это не является обязательным.
Что ставят автопроизводители? Тройные литиевые используют на популярных у нас: Volkswagen ID.4 и ID.6; Tesla Model Y, Model X и Model S; Toyota bZ4X и Honda (DongFeng) e:NS1; и на премиальных китайских моделях брендов Zeekr и NIO. Литий-железо-фосфатные устанавливают преимущественно китайцы: на модели BYD, Changan и Chery.
Модуль распределения питания – это довольно типичный универсальный блок, который серийно производится с разными значениями мощностей под широкую гамму двигателей и батарей. Это встроенное зарядное устройство и преобразователь с высокого напряжения на 12 вольт. В него, в частности, заложен протокол медленной зарядки (чтобы заряжать как от быстрых уличных зарядок, так и от домашней электросети).
Читайте также: Как определить, какой именно электромобиль вам нужен: советы по выбору
Общее управление и распределение энергии, в зависимости от типа зарядки (медленное, обычное, ускоренное или сверхбыстрое), возлагается на центральный контроллер BMS. Вышеупомянутые блоки управления контролируют не только ячейки батареи, но и всю электрическую сеть, соединяющую элементы. Есть мощные реле, разрывающие их в случае нештатных отклонений в приводе или при любых утечках токов. Есть классические предохранители, которые защищают от короткого замыкания.
Дополнительно надо продумать гидрозащиту, систему патрубков для охлаждения и вентиляции, набор специальных защищенных высоковольтных разъемов и прочее, что нужно для диагностики. И крепление к кузову, который у некоторых электромобилей делает батарею еще и частью его силовой структуры.
В современных батареях мощных электромобилей применяются различные способы охлаждения и подогрева батареи, например, через систему магистралей, заполненных антифризом. В условиях высокой нагрузки или при сверхбыстрой зарядке эта система снимает избыточное тепло, а при низких температурах, наоборот, подогревает ячейки.
Читайте также: Грузовой электромобиль взобрался на самый высокий вулкан мира
Бывает и воздушное охлаждение батареи (например, на Kia Soul Ev воздух забирается внизу сиденья пассажиров, а после теплообмена отводится на улицу через клапан, который расположен в задней части багажника). Но эта система малоэффективна.
В модуль распределения питания можно встроить "обратный инвертор". Таким образом получится мощный "павербанк" с выходом 220 вольт и мощностью 3 киловатта. При необходимости можно запитать от него другие электрокары, устройства или даже частный дом.
По мнению Александра Гейваха, юриста и адвоката компании MK Partners, у владельцев таких машин возникнут бюрократические проблемы. Даже перевод бензинового или дизельного автомобиля на газ до сих пор вызывает ряд сложностей, а узаконить переход от ДВС на электротягу будет еще труднее.
По словам юриста, интеллектуальные права на ту или иную модель автомобиля, которая будет "модернизироваться", принадлежат автопроизводителю. Как BMW, Toyota или VW отнесутся к тому, что из их машины сделали электромобиль, – вопрос открытый.
Читайте также: Установка ГБО: как перерегистрировать транспортное средство
С точки зрения украинских законов – переоборудование транспортных средств должно осуществляться в соответствии с требованиями Закона Украины "О дорожном движении".
Так, указанным законом определено, что "переоборудование транспортных средств, что приводит к изменению полной массы и ее распределения по осям, размещения центра тяжести, типа двигателя, его веса и мощности, колесной базы или колесной формулы, системы тормозного и рулевого управления и трансмиссии должно быть согласовано с производителями транспортных средств или специально уполномоченными на это Кабинетом Министров Украины организациями, к которым относятся ГП "ГосавтотрансНИИпроект" и Главный сервисный центр МВД".
Еще один важный нюанс, который касается безопасности: каждый автопроизводитель следит за результатами краш-тестов, например, европейской независимой организации EuroNCAP и тому подобное. Затем они анализируют полученные результаты и вносят конструктивные изменения на программном уровне для улучшения результата. Непонятно, кто будет нести ответственность - первоначальный автопроизводитель или тот, кто изменил конструкцию машины, - если такой автомобиль-конструктор по какой-то причине сломается или попадет в ДТП и не все системы безопасности сработают корректно.
Читайте также: Водородная система для авто: альтернатива ГБО для дизельных двигателей
Кроме того, Александр обратил внимание, что могут возникнуть сложности с кредитными или лизинговыми автомобилями. После переоборудования юридически это будет уже другой автомобиль, а значит, необходимо менять объект кредита или лизинга. Также владелец такого транспорта будет иметь трудности, если захочет его продать.