Продаж електромобілів у світі постійно зростає, але міг би бути і вищим – процес гальмує їх висока ціна. А як щодо заміни старого бензинового чи дизельного двигуна на електричний? Liga.Tech дослідила це питання, вивчила технічні нюанси таких авто і дізналася, як можна узаконити перехід від двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) на електротягу.
Чим електрична платформа відрізняється від машин із ДВЗ
Головна відмінність електричної платформи від бензинової/дизельної – це розміщення тягової батареї.
У сучасних заводських електромобілів акумулятор – цільний і моноблоковий, 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, під капотом навіть є місце під невеликий додатковий вантажний відсік.
Якщо ми електрифікуємо бензиновий автомобіль, батарею доведеться ставити там, де вийде. Акумулятор буде не цілісним, а розділеним на кілька частин – наприклад, одна частина в багажнику, інша – в салоні.
Таке розташування значно зменшує об’єм багажника, а батарея буде меншої ємності, ніж у такому ж за габаритами електромобілі. Однак це прийнятні компроміси, з якими цілком можна миритися.
Ще один недолік – нерівномірне збільшення маси авто. Через це доведеться миритися зі зменшеною вантажопід’ємністю переробленого транспорту, погіршенням керованості і зменшенням ресурсу ходової – якщо її не посилити, щоб вона краще тримала вагу батарей.
Що потрібно буде переробити у машині
Як саме відбувається переобладнання авто, допомогли розібратися майстри сервісу ремонту електромобілів і гібридів Master Service Electro.
- Двигун
Спочатку 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 виготовлені 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 через CAN-шину.
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 через CAN-шину – наприклад, під час відпускання педалі газу без торкання гальм, CAN-шина відправляє команду на загоряння позаду стоп-сигналів: електромобіль завдяки ефекту рекуперації гальмує двигуном набагато ефективніше, ніж бензиновий, тому рух накатом повинен інформувати водіїв машин, що рухаються позаду.
- Трансмісія
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, щодо гідравліки – 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.
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. Це дивне рішення, яке може призвести до непередбачуваної поведінки авто у екстремальних ситуаціях.
- Кліматична система
Її 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” – неважка справа і за стандартизованого підходу 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). Раціональніше рішення – установка бензинового або дизельного обігрівача, “сухого фена”. Але таке рішення не можна назвати екологічним.
Без змін залишається стандартний 12-вольтовий акумулятор, від якого продовжує живитися світлотехніка, електроприводи скла, мультимедіа тощо. Сам цей акумулятор підзаряджатиметься від високовольтної тягової батареї.
Як вибрати високовольтну батарею
Батарея є ключовою і найдорожчою частиною електромобіля. Існує чимало типів, але вибирати краще між потрійною літієвою і літій-залізо-фосфатною (LFP).
Літієві мають вищу і продуктивнішу ємність батареї, більший запас ходу і меншу вагу.
Взимку, особливо в морозну погоду, потрійні літієві показують себе краще: нижня межа робочої температури — -30°C. У літій-залізо-фосфатних — -15°C. За високих температур – навпаки, літій-залізо-фосфатна є ефективнішою.
Скільки повних циклів зарядки-розрядки переживе батарея? Потрійна літієва — 1200 циклів, а літій-залізо-фосфатна (LFP) — 3000. З цієї причини компанії радять власникам електромобілів із потрійною літієвою заряджатися до 80% й не опускати заряд нижче 20%. А для LFP це не є 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 китайських моделях брендів Zeekr та NIO.
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 із високої напруги на 12 вольт. У нього, зокрема, закладено протокол повільної зарядки (щоб заряджати як від швидких вуличних зарядок, так і 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 у разі позаштатних відхилень у приводі або за будь-яких витоків струмів. Є класичні запобіжники, які захищають від короткого замикання.
Додатково треба продумати гідрозахист, систему патрубків для охолодження та вентиляції, набір спеціальних захищених високовольтних роз’ємів та інше, що потрібно для діагностики. 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 застосовуються різні способи охолодження і підігріву батареї, наприклад, через систему магістралей, заповнених антифризом. В умовах високого навантаження або у разі надшвидкого заряджання ця система знімає надлишкове тепло, а за низьких температур, навпаки, підігріває комірки.
Буває і повітряне охолодження батареї (наприклад, на Kia Soul Ev повітря забирається внизу сидіння пасажирів, а після теплообміну відводиться на вулицю через клапан, який розташований у задній частині багажника). Але ця система малоефективна.
Такий електромобіль можна доопрацювати і отримати павербанк на колесах.
У модуль розподілу живлення можна вбудувати “зворотній інвертор”. Таким чином вийде потужний “павербанк” із виходом 220 вольт і потужністю 3 кіловати. За потреби можна заживити від нього інші електрокари, пристрої або навіть приватний будинок.
Чи можна узаконити такий транспортний засіб
Liga.Tech звернулася за коментарем до Олександра Гейваха, юриста та адвоката компанії MK Partners.
На думку нашого співрозмовника, 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 поставляться до того, що з їхньої машини зробили електромобіль, – питання відкрите.
З погляду закону – переобладнання транспортних засобів повинно здійснюватися відповідно 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 один важливий нюанс, який стосується безпеки: кожен автовиробник слідкує за результатами краш-тестів, наприклад, європейської незалежної організації EuroNCAP тощо. Потім вони аналізують отримані результати і вносять конструктивні зміни на програмному рівні для покращення результату. Незрозуміло, хто нестиме відповідальність — початковий автовиробник чи той, хто змінив конструкцію машини, — якщо такий автомобіль-конструктор з якоїсь причини 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 транспорту матиме труднощі, якщо захоче його продати.
