Разгон две секунды до сотни: почему электромобили такие быстрые
Автожурналисты используют в обиходе «телефонный тест» динамики электромобилей - берется смартфон и прикладывается к спинке пассажирского кресла во время резкого разгона. Гаджет какое-то время не падает из-за перегрузки при интенсивном наборе скорости. Тест проходят даже не самые спортивные из «электричек». Почему электрокары такие быстрые?
Электромобили славятся молниеносным разгоном. Большинство EV (electric vehicles), включая седаны, внедорожники и минивэны, которые никак не претендуют на звание спорткаров, разгоняются с нуля до 100 км/ч за 5–6 секунд. Электромобили, позиционирующиеся как спортивные, разгоняются еще резче. Например, у четырехмоторного Zeekr 001 FR есть названный в честь известного финского гонщика Кими Райкконена режим буста Raikkonen mode, в котором 1300-сильный лифтбек катапультируется с 0 до 100 км/ч за 2 секунды. Aбсолютный же чемпион по разгону среди электричек гиперкар Aspark Owl – 1,69 cекунды до 100 км/ч.
Aspark Owl разгоняется до сотни менее чем за 2 секунды
До появления таких электромобилей, как Zeekr 001 FR, Lotus Eletre, Tesla Model S, Lucid Air разгон до 100 км/ч в пределах 3 секунд считался прерогативой чистокровных суперкаров – двухместных электромобилей с бардачком вместо багажника. В лучшем случае «гран-туризмо» с тесными задними сиденьями, подходящими разве что для детей. А перечисленные выше машины — полноразмерные четырех- или пятидверные электрокары с нормальным багажником, рассчитанные на четверых или пятерых пассажиров с полноценными задними сиденьями, которые снабжены кучей регулировок и подогревом, и даже массажем и вентиляцией.
Кроме того, электромобили быстро разгоняются не только с места, но и на крейсерской скорости. Чтобы совершить обгон на трассе, на электромобиле не нужно подтыкать передачу-две пониже или резко давить педаль в пол, чтобы включить кик-даун. Электрокар ускорится, сразу же как только вы сильнее нажмете на газ.
Lucid Air
Почему электромобили такие быстрые?
Дело в ключевых различиях между электромобилями и машинами с ДВС. Эти различия заключаются как в устройстве моторов, так и в компоновке. Поговорим об этом подробнее.
Мгновенный крутящий момент
Большинство водителей оценивает автомобили по мощности двигателей – чем больше «лошадок», тем лучше. В реальности легковушка с 80-сильным дизелем уедет со светофора быстрее, чем 100-сильный автомобиль с бензиновым движком. Дело в том, что для быстрого разгона важна не столько абстрактная мощность, сколько максимальный крутящий момент и то, при каких оборотах мотора он достигается. У электро и бензиновых или дизельных моторов разная кривая крутящего момента.
Что такое крутящий момент простыми словами? Это сила, с которой двигатель вращает колеса.
Устройство электродвигателей
В ДВС крутящий момент зависит от наполнения цилиндров — чем больше воздуха и топлива в них сгорает за единицу времени, тем больше выделяется энергии и тем вращающая сила выше. Но рабочий объем мотора, то есть совокупная вместимость камер сгорания в цилиндрах, ограничен. К тому же двигатель состоит из большого количества деталей с определенным пределом прочности – блок цилиндров, поршни, клапаны, распредвалы, система смазки и охлаждения — поэтому до бесконечности повышать его отдачу нельзя. Величина крутящего момента у ДВС не постоянна, так как процесс сгорания рабочей смеси в цилиндрах протекает по-разному на разных оборотах мотора. Оптимален он на средних оборотах, а на низких и высоких заметно падает, поэтому график момента у современного ДВС выглядит как более или менее симметричный холм, иногда с небольшим плато. Кривая вращающей силы у дизеля пологая из-за того, что топливо в нем сгорает медленнее и он эффективнее на низких оборотах, особенно в сочетании с турбонаддувом.
Из-за непостоянства крутящего момента ДВС и возникает необходимость в многоступенчатой коробке передач. У серийных пассажирских автомобилей в трансмиссии от пяти–шести до десяти передач. Но даже в этом случае существует задержка при разгоне с холостых оборотов до, скажем, 2000 об/мин или выше, и эта задержка гораздо заметнее на небольших турбированных двигателях, которые все чаще встречаются в современных машинах, чем на больших атмосферных моторах.
В отличие от ДВС, электромотор работает за счет взаимодействия разнонаправленных магнитных полей. Их сила определяется габаритами электродвигателя (размерами магнитов и токопроводящих обмоток) и напряжением проходящего через них электрического тока. Поэтому большой крутящий момент мотора электромобиля доступен мгновенно и практически во всем диапазоне оборотов. И электрокар при разгоне реагирует на нажатие педали акселератора сразу же, без малейшей задержки. Соответственно, электрической машине не нужна коробка передач – ее заменяет простейший редуктор. Без него электромобиль ездить не сможет – обороты электромотора гораздо выше, чем у бензинового, они достигают 20 тыс. об/мин и более.
Два, три или четыре двигателя вместо одного
У быстрых автомобилей привод на 4 колеса. Четыре ведущих колеса эффективнее реализовывают высокий крутящий момент по сравнению с задне- и переднеприводными машинами, минимизируя проскальзывание шин при резком разгоне. Полный привод на автомобилях с ДВС реализуется с помощью дополнительных деталей и механизмов: раздаточной коробки, дифференциалов с механизмами блокировки, карданных валов и так далее. В случае с электромобилями все проще — на каждую ось ставится отдельный электродвигатель. В некоторых моделях, например, на Yangwang U8 и U9, а также Zeekr 001 FR моторов и вовсе четыре – по одному на каждое колесо. Это возможно благодаря тому, что электродвигатели и редукторы сами по себе компактны. Да и в любом случае соединить переднюю и заднюю оси промежуточным приводным валом на электромобиле было бы проблематично – мешает массивная тяговая батарея, занимающая все пространство между осями.
Высокая эффективность
Коэффициент полезного действия электрического мотора гораздо выше, чем у ДВС. Электромотор конвертирует в движение 80–90% энергии, в то время как самые энергоэффективные бензиновые или дизельные моторы – максимум 30–40%. Остальное рассеивается в виде тепла. При этом электродвигатель компенсирует часть потраченной энергии за счет рекуперации — при движении накатом или в процессе торможения кинетическая энергия от вращения колес преобразуется в электрическую энергию, которая восполняет заряд батареи электромобиля. Кстати, рекуперация (а также объем и другие характеристики батареи электромобиля) важны для разгона электромобиля, хотя на первый взгляд никак с ним не связаны. Почему, рассмотрим ниже.
От чего зависит разгон электромобиля
На разгон электромобиля влияют те же факторы, что определяют динамику авто с ДВС:
- крутящий момент и мощность двигателя;
- масса электрокара;
- сцепные свойства покрышек;
- потери в трансмиссии;
- аэродинамическая составляющая –– по достижении высокой скорости.
Как и у бензиновых или дизельных двигателей, у электромоторов тоже есть ограничения. Максимальная вращающая сила ограничивается площадью воздушного зазора и напряженностью магнитного поля между вращающейся и неподвижной частями мотора. Магнитная цепь имеет ограничение на силу протекающего магнитного поля. Кроме того, существует тепловое ограничение величины протекающего тока.
Четырехмоторный Zeekr 001 FR мощностью 1300 лошадиных сил
Тем не менее, предел мощности электромотора часто задается не его характеристиками, а параметрами тяговой батареи электромобиля. Если две модели одного и того же электрокара оснащены одинаковыми двигателями, но тот, что работает в паре с более емким блоком батарей, часто рассчитан на большую мощность, и обеспечивает больший разгон электрокара. Это связано с тем, что более емкий блок, как правило, способен передавать энергию быстрее и в большем объеме, чем меньший.
Динамика разгона и дальность хода
Существует неожиданная связь между быстротой электрокаров и дальностью хода. В то время как мощные автомобили с ДВС прожорливы и имеют сравнительно небольшой запас хода, в случае с мощными и быстрыми электрокарами такого компромисса нет. Для быстрого разгона нужна батарея высокой емкости. А с такой батареей увеличивается и запас хода электромобиля. Не забываем о рекуперации – при каждом торможении электрокар будет восполнять часть потраченной энергии.
В то же время частые интенсивные разгоны заметно сокращают пробег электромобиля. Здесь складываются сразу несколько факторов: больше и чаще пришпоривая электромобиль, вы заставляете батарею быстрее отдавать энергию, поднимаете температуру в электросистеме, заставляя систему охлаждения работать интенсивнее. При увеличении скорости растет и сопротивление воздуха. Эффективность электромобилей снижается на высоких скоростях – дело в сопротивлении воздуха и в свойствах электромоторов. Чем больше скорость — тем больше энергии расходует электромобиль на ее поддержание. Поэтому у большинства мощных премиальных электромобилей максимальная скорость искусственно ограничена на уровне 180–200 км/ч. Быстрее ездить все равно зачастую негде, гораздо важнее дольше проездить без подзарядки.
Электрический Ford Mustang на дрэг-рейсинге
Заключение
Даже те электрокары, что не претендуют на лавры в дрэг-рейсинге, ощущаются быстрее, чем есть на самом деле, именно потому, что их крутящий момент передается мгновенно. Отсутствие запаздывания в отклике на педаль газа и мгновенная передача на колеса всей доступной энергии создают ощущение динамичной машины, даже когда реальные цифры разгона не такие впечатляющие как у электрокаров Zeekr 001 FR или Yangwang U9. Это чувство — когда автомобиль буквально становится продолжением вашей правой ноги — стоит того, чтобы попробовать прокатиться на электромобиле, даже если вы убежденный petrolhead. Запишитесь на тест-драйв в Neo Cars и убедитесь в этом сами! В нашем салоне вы можете купить Lixiang L9, Aito M9, Li L7, Lotus Emeya, Zeekr 009 и др.
21 марта, 2024
Нужна помощь в подборе электромобиля?
Оставьте заявку
и мы перезвоним вам в течении 15 минут
Нажимая «Отправить заявку»,
Вы даете согласие на обработку
персональных данных.
Если вы рассматриваете покупку электромобиля, то наверняка вы уже знаете, что современный электромобиль — это гаджет на колесах с бесчисленным числом датчиков, контроллеров, электронных блоков и микропрограмм.
Несмотря на более простую конструкцию, обслуживание электромобилей является такой же обязательной процедурой, как и для любого другого вида транспорта или техники. Регулярное и качественное проведение специфических работ необходимо, чтобы поддерживать высокую работоспособность и привлекательный вид, предотвращая серьезные поломки в дороге. Периодическая проверка деталей, узлов и систем позволяет постоянно контролировать их состояние и выявлять неполадки на […]
В последнее время наблюдается растущий интерес к электрокарам. Все больше автовладельцев задумывается о покупке экологичного транспорта или уже совершили этот шаг. Однако при выборе конкретной модели часто возникает закономерный вопрос, какой реальный срок службы автомобиля? Это довольно важный аспект, так как от этого параметра напрямую зависят расходы на обслуживание и ремонт. Если основные узлы и […]
