Альтернативные конструкции автомобилей

Энергетические и экологические кризисы больших городов сти­мулируют создание электромобилей. Так, в Калифорнии (Лос-Анджелес — родина фотохимического смога) был принят закон об охране воздушного бассейна. Согласно закону к 2003 г. в Кали­форнии должно быть 10% автомобилей, не выбрасывающих в ат­мосферу отработавшие газы. Это позволило инициировать про­грамму разработки электромобилей.

Электромобили должны быть конкурентоспособными современ­ным автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Коммер­ческий успех электромобиля зависит от первоначальной стоимо­сти, эксплуатационных затрат, запаса хода, времени службы и зарядки аккумуляторных батарей, надежности и безопасности. В настоящее время все эти показатели в основном зависят от каче­ства аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные батареи электромобилей должны обладать боль­шой мощностью, высоким запасом энергии, иметь продолжитель­ный срок службы, допускать быструю зарядку, надежно работать в широком диапазоне эксплуатационных температур. Требования по экологичности включают возможность регенерации и утилиза­ции всех элементов батарей по окончании срока их службы.

Наиболее широко распространены в автомобильной промыш­ленности свинцово-кислотные стартерные аккумуляторные ба­тареи. Для электромобилей такие батареи слишком тяжелы, име­ют недостаточный срок службы и малую удельную энергию — 25 — 30 (Вт-ч/кг). В настоящее время разработаны и подготовлены к производству новые типы батарей с повышенной удельной энер­гией: никель-кадмиевые (30 — 40 Вт-ч/кг), никель-гидридные (35 — 50 Вт-ч/кг), натрий-никельхлоридные (90—130 Вт-ч/кг), воздушно-алюминиевые (250 — 300 Вт-ч/кг) и др. Так, испытания натрий-никельхлоридных аккумуляторов показали удельную мощ­ность до 170 Вт/кг, энергетический КПД — 91 %, срок службы — 5 лет или 1500 циклов зарядки — разрядки (соответствует пробегу электромобиля 150 тыс. км).

По прогнозам французской аккумуляторной фирмы САФТ, к 2010 г. начнется серийный выпуск аккумуляторов с удельной энер­гией 200 Вт-ч/кг, удельной мощностью 300 Вт/кг, сроком службы не менее 1000 циклов разряда.

Для уменьшения энергопотребления автомобиля снижают его сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Так, французская фирма «Мишелин» создала шины, у которых сопро­тивление качению уменьшено на 35% по сравнению со стандарт­ными. Это позволило увеличить запас хода электромобилей на 20 %. Применение высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов, стек­ло- и углепластиков, пластмасс позволяет уменьшить массу легкового электромобиля на 150 — 200 кг и изменить его формы. Это позволяет уменьшить коэффициент аэродинамического сопротив­ления с обычных значений 0,35 — 0,50 до 0,20 — 0,25.

При торможении обычного автомобиля вся кинетическая энер­гия безвозвратно теряется (нагрев тормозных устройств). В элект­ромобиле кинетическая энергия регенерируется и направляется на зарядку аккумуляторной батареи, что уменьшает энергопо­требление на 10—15%.

В 1985 г. в Великобритании эксплуатировалось свыше 44 тыс. электромобилей, наибольшее распространение получили фурго­ны грузоподъемностью 2 т для внутригородских перевозок торго­вых грузов, и в частности для развоза молока. Пробег такого элек­тромобиля 40 — 60 км при скорости 30 — 40 км/ч. Опытные образ­цы легковых автомобилей имели запас хода 175 — 180 км, у грузо­вых — 150 — 220 км, у электробусов на 60 — 80 человек — 150 — 170 км. Во всех случаях скорость не превышает 40 км/ч. На отдельных типах электробусов гарантируется запас хода до 330 км. Электромо­биль фирмы «Мигрос» в 1987 г. был способен развивать скорость свыше 100 км/ч, дальность его движения без дозарядки 150 км.

В начале 1990 г. концерн «ФИАТ» представил первый серий­ный электромобиль «Элеттра». Электромобиль рассчитан на двух человек, может перевозить 100 кг груза и развивает скорость 70 км/ч. Он содержит 12 аккумуляторов и бесшумный электродви­гатель. Зарядка аккумуляторов осуществляется от обычной элект­росети в течение 8 ч и стоит 2 дол. Во Франции уже появились электромобили «пежо-205», в Испании — «Феа и Марбелла Тор­педа», в США фирма «Дженерал моторе» представила новую мо­дель «импакт».

Еще более экологически чистым является солнцемобиль — ав­томобиль с солнечными батареями и аккумуляторами, подзаря­женными от солнечных батарей. В Австралии в 1988 г. демонстри­ровался автомобиль «санрейсор», победивший на гонках на рас­стоянии 3130 км. В начале января в 1990 г. в Базеле (Швейцария) открылось первое в Европе бюро проката солнечных электромо­билей. В солнечную погоду пробег такого электромобиля 100 км, в пасмурную 50 км. В 1990 г. фирма «Хонда» (Япония) продемонст­рировала солнцемобиль, развивающий скорость 120 км/ч.

В настоящее время практически все крупные автомобильные компании мира готовятся к серийному выпуску электромобилей (табл.7). Так, в Калифорнии для разработки электромобилей но­вого поколения организована фирма «Калстарт», объединившая предприятия авиакосмического комплекса.

Планируется создание двухместного электромобиля с макси­мальной скоростью 120 км/ч, пробегом не менее 225 км и време­нем разгона до 100 км/ч — 11 с. В конструкции ходовой части пред­усматривается применить алюминиевые сплавы, а в конструкции