Продажі електромобілів у світі постійно зростають, але могли б бути і вищими – процес гальмує їх висока ціна. А як щодо заміни старого бензинового чи дизельного двигуна на електричний? AvtoKasta дослідила це питання, вивчила технічні нюанси таких авто і дізналась як можна узаконити перехід від ДВЗ на електротягу.
Чим відрізняється електрична платформа від платформи машин з ДВЗ?
Головні відмінності електричної платформи від бензинової/дизельної – це розміщення тягової батареї.
В сучасних заводських електромобілів акумулятор ставиться цільним і моноблочним, розміщується з врахуванням низького центру ваги, із заздалегідь передбаченою можливістю його легкого демонтажу, охолодження та обігріву. Він не з’їдає (або майже не з’їдає) корисний об’єм салону та багажника, і навіть під капотом вдається виділити місце під невеликий додатковий вантажний відсік.
Але якщо ми електрифікуємо бензиновий автомобіль, то доведеться розміщувати батарею там, де вийде. Акумулятор буде не цілісним, а розділеним на кілька частин (наприклад одна частина його ставиться в багажник, ще частина в салоні). Але при такому розташуванні з’їдається значний об’єм багажника, батарея виходить меншою ємності, ніж у такому ж за габаритами електромобілі. Однак треба розуміти, що це цілком прийнятні компроміси, з якими цілком можна миритися.
Ще через нерівномірне збільшення маси авто, доведеться миритися зі зменшеною вантажопід’ємністю переробленого авто, погіршенням керованості і зменшенням ресурсу ходової (або доведеться посилювати ходову, щоб вона краще тримала вагу батарей).
Що потрібно переробити?
Майстри сервісу ремонту електромобілів і гібридів Master Service Electro допомогли розібратись в цьому питанні.
Двигун. Для початку, проводиться заміна двигуна. Оптимально, якщо бензиновий автомобіль-донор був передньопривідним – тоді можна прибрати одразу ДВЗ зі штатною коробкою передач та поставити електродвигун із вже інтегрованою трансмісією. Трансмісії на електромобілях немає, цю функцію зазвичай виконує редуктор та диференціал головної передачі. Для електродвигуна з його високолінійною тягою у всьому діапазоні обертів класична коробка з безліччю передач та їх нескінченним перемиканням вгору-вниз абсолютно не потрібна. Електродвигун ставиться на рідні подушки через кронштейни-перехідники – або готові або виготовляються за місцем. Для водяного охолодження електродвигуна задіюється штатний радіатор та невеликий електронасос.
CAN-шина. Двигун керується через електронну педаль, яка через блок керування зв’язується зі штатними системами автомобіля. Для нормальної роботи системи потрібно мати спеціальну прошивку, яка розрахована на конкретну модель автомобіля. Блок керування спілкується зі штатною електронікою автомобіля по CAN-шині (CAN-шина двигуна, дозволяє швидко передавати інформацію між різними блоками в авто, її команди відомі та стандартизовані. Її використовують також для діагностики авто). Крім регулювання потужності та обертів двигуна, відбувається багато різних зв’язків та комунікацій по CAN-шині – наприклад, при відпусканні педалі газу без торкання гальм, CAN-шина відправляє команду на загоряння позаду стоп-сигналів: адже електромобіль завдяки ефекту рекуперації гальмує двигуном набагато ефективніше, ніж бензиновий, тому рух накатом повинен інформувати водіїв машин, що рухаються позаду.
Трансмісія (редуктор) підключається до передніх коліс через ШРУСи. У разі універсальних комплектів для електрифікації ШРУСи робляться індивідуально під кожне авто, шляхом подовження або вкорочування рідних заводських та поєднання їх зі шліцевими частинами з’єднання з трансмісією. Виготовлення таких ШРУСів – процедура нескладна і добре знайома всім механікам автомайстерень та тюнінгових ательє.
Рульове керування. Не доведеться вносити зміни в конструкцію, якщо авто оснащене електричним або електрогідравлічним підсилювачем керма. Якщо ж авто більш старе і оснащене гідропідсилювачем керма – то бажано його замінити на електро, щоб знизити втрати енергії батареї.
Гальма. Штатні гальма залишаються, по гідравліці без змін, те саме стосується і всіх функцій, пов’язаних з ABS і ESP – різних електронних помічників водія. Єдине, що треба враховувати, чи збережуть свою ефективність стандартні гальма і чи не збільшиться гальмівний шлях авто, якщо маса майбутнього електромобіля зросте. Але це залежить від конкретного автомобіля.
Хоча навіть деякі автовиробники економлять на таких важливих речах як безпека: наприклад на популярному у нас Volkswagen ID.4 з Китаю на задній вісі стоять барабанні гальма, які на такій важкій машині не надто ефективні, на відміну від дискових. Таке рішення виглядає дивним і може призвести до непередбачуваної поведінки автомобіля у екстремальних ситуаціях.
Кліматичну систему теж потрібно змінювати. Оскільки, прибравши ДВЗ ми втрачаємо джерело тепла, і джерело охолодження (енергія з ДВЗ також потрібна, щоб крутити компресор кондиціонера). Але загалом переробка клімату – досить не важка справа і при стандартизованому підході не займає багато часу.
Для охолодження салону встановлюється універсальний електричний кондиціонер, компресор якого живиться від тягової батареї. Для функціонування пічки можна встановити електричний тен (але у нього велике енергоспоживання і таке рішення сильно знизить запас ходу авто). Більш ранціональне рішення – установка бензинового або дизельного обігрівача, «сухого фена». Але таке рішення не можна назвати екологічним.
Без змін залишається стандарний 12-вольтовий акумулятор, від якого продовжує живитися світлотехніка, електроприводи скла, мультимедіа, тощо.
А сам 12 вольтовий акумулятор, підзаряджатиметься від високовольтної тягової батареї.
Високовольтна батарея.
Батарея є ключовою і найдорожчою частиною електромобіля. Їх існує чимало типів. Але обирати краще між потрійною літієвою і літій-залізо-фосфатною (LFP).
Літієві мають вищу і продуктивнішу ємність батареї, більший запас ходу і у них менша вага.
Взимку, особливо в морозну погоду потрійні літієві показують себе краще: нижня межа робочої температури — -30°C. У літій-залізо-фосфатних — -15°C.
При високих температурах – навпаки літій-залізо-фосфатна показує кращу ефективність.
Скільки повних циклів зарядки-розрядки переживе батарея?
Потрійна літієва — 1200 циклів, а ось літій-залізо-фосфатна (LFP) — 3000. З цієї причини компанії радять власникам електромобілів з потрійною літієвою заряджатися до 80% й не опускати заряд нижче 20%. А для LFP це не обов’язковим.
Що ставлять автовиробники?
Потрійні літієві використовують на популярних у нас: Volkswagen ID.4 та ID.6; Tesla Model Y, Model X та Model S; Toyota bZ4X та Honda (DongFeng) e:NS1; і на преміальних китайцях – моделях брендів Zeekr та NIO.
А літій-залізо-фосфатні встановлюють переважно китайці: на моделі BYD, Changan та Chery.
Як електроніка керує батареєю
Модуль розподілу живлення. Це досить типовий універсальний блок, який серійно виробляється з різними значеннями потужностей під широку гаму двигунів і батарей. Це вбудований зарядний пристрій і перетворювач з високої напруги на 12 вольт. У нього зокрема закладено протокол повільної зарядки (щоб заряджати як від швидких вуличних зарядок, а й від домашньої електромережі). Загальне керування та розподіл енергії, залежно від типу заряджання (повільне, звичайне, прискорене або надшвидке), покладається на центральний контролер BMS. Вищезгадані блоки керування контролюють не тільки комірки батареї, але й усю електричну мережу, що з’єднує елементи. Є потужні реле, що розривають їх при позаштатних відхиленнях у приводі або за будь-яких витоків струмів. Є класичні запобіжники, які захищають від короткого замикання.
А ще треба продумати гідрозахист, систему патрубків для охолодження та вентиляції, набір спеціальних захищених високовольтних роз’ємів та інше, що потрібно для діагностики. Ну і кріплення до кузова, який у деяких електромобілів робить батарею ще й частиною його силової структури.
Без системи охолодження використовувати електромобіль буде важко. У сучасних батареях потужних електромобілів застосовується різні способи охолодження і підігріву батареї, наприклад через систему магістралей, заповнених антифризом. В умовах високого навантаження або при надшвидкому зарядженні ця система знімає надлишкове тепло, а при низьких температурах, навпаки, підігріває комірки.
Буває також і повітряне охолодження батареї (наприклад на Kia Soul Ev повітря забирається внизу сидіння пасажирів, а після теплообміну відводиться на вулицю через клапан, який розташований в задній частині багажника). Але ця система мало ефективна.
Фото КІА
Створено першу «каністру-павербанк» для дозаправки електромобілів
Думка юриста: Чи можна узаконити такий транспортний засіб?
AvtoKasta звернулася за коментарем до Олександра Гейваха, юриста та адвоката компанії MK Partners.
На думку Олександра, у власників таких машин виникнуть бюрократичні проблеми. Навіть переведення бензинового чи дизельного автомобіля на газ досі викликає низку складнощів, а узаконити перехід від ДВЗ на електротягу — буде ще важче. За словами юриста, інтелектуальні права на ту чи іншу модель автомобіля, яка буде «модернізовуватись», належать автовиробнику. Як BMW, Toyota або VW віднесуться до того, що з їх машини зробили електромобіль, – питання відкрите.
З точки зору закону – переобладнання транспортних засобів повинно здійснюватися у відповідності до вимог Закону України «Про дорожній рух». Так вказаним законом визначено, що «переобладнання транспортних засобів, що призводить до зміни повної маси та її розподілу по осях, розміщення центру ваги, типу двигуна, його ваги і потужності, колісної бази чи колісної формули, системи гальмового і рульового керування та трансмісії повинно бути погоджене з виробниками транспортних засобів або спеціально уповноваженими на це Кабінетом Міністрів України організаціями, до яких належать ДП «ДержавтотрансНДІпроект» та Головний сервісний центр МВС».
Ще є важливий нюанс, який стосується безпеки: кожен автовиробник слідкує за результатами краш-тестів, наприклад, європейської незалежної організації EuroNCAP або ін. Потім вони аналізують отримані результати і вносять конструктивні або зміни на програмному рівні для покращення результату. Незрозуміло, хто нестиме відповідальність — початковий автовиробник чи той хто змінив конструкцію машини, — якщо такий автомобіль-конструктор з якихось причин зламається чи потрапить у ДТП і не всі системи безпеки спрацюють коректно.
Крім того, Олександр звернув увагу, що можуть виникнути складнощі з кредитними чи лізинговими автомобілями. Після переобладнання юридично це буде вже інший автомобіль, а отже, необхідно змінювати об’єкт кредиту чи лізингу. Також власник такого автомобіля в подальшому матиме труднощі, якщо захоче його продати.
Джерело: Liga.Tech