Електромобіль — автомобіль, що приводиться в рух одним або декількома електродвигунами з живленням від акумуляторів або паливних елементів тощо, а не двигуном внутрішнього згоряння. Електромобіль слід відрізняти від автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння і електричною передачею і від тролейбусів. Підвидами електромобіля вважаються електрокар (транспортний засіб для перевезення вантажів на закритих територіях) і електробус (автобус з акумуляторною тягою).

Термін електромобільність (англ. Electro Mobility, E-Mobility) охоплює електричні транспортні засоби, а також гібридні електричні транспортні засоби та автомобілі, які використовують технологію водневих паливних елементів.

Всі електромобілі умовно можна розділити на 3 класи залежно від призначення:

▶ Міські електромобілі (максимальна швидкість до 100 км/год);

▶ Шосейні електромобілі (максимальна швидкість понад 100 км/год);

▶ Спортивні електромобілі (максимальна швидкість понад 200 км/год).

Переваги електромобіля:

• Відсутність шкідливих викидів;

• Нижчі витрати на експлуатацію та технічне обслуговування автомобіля: не потрібна дорога коробка передач і мастила до неї, двигун внутрішнього згоряння (в тому числі заміна масел, фільтрів, ремнів ГРМ) і його обслуговування, насосів високого тиску (якщо це дизельні двигуни), паливних фільтрів, та ін.;

• Простота конструкції і управління, висока надійність та довговічність екіпажної частини (до 20—25 років) у порівнянні зі звичайним автомобілем;

• Тиха робота;

• Можливість підзарядки від побутової електричної мережі (від розетки), але такий спосіб в 5—10 разів довший (триває близько 6 годин), ніж від спеціального високовольтного зарядного пристрою;

• Електромобіль — єдиний варіант застосування на легковому автотранспорті енергії, що виробляється АЕС і електростанціями інших типів;

• Масове застосування електромобілів змогло б допомогти у вирішенні проблеми «енергетичного піку» за рахунок підзарядки акумуляторів в нічний час.

Недоліки електромобіля

• Акумулятор за півтора століття еволюції так і не досяг характеристик, що дають змогу електромобілю на рівних конкурувати з автомобілем за запасом ходу і ціною, не зважаючи на значне вдосконалення конструкції. Наявні високоенергоємні акумулятори або занадто дорогі через застосування дорогоцінних або дорогих металів (срібло, літій), або працюють при дуже високих температурах (робоча температура натрій-сірчаного акумулятора > 300 °С). Крім того, такі акумулятори відрізняються високим саморозрядом. Одним з перспективних напрямків стала розробка нікель-металгідридних акумуляторів з оптимальним співвідношенням енергоємності та собівартості, перспективними вважаються акумулятори на основі поліпропілену, проте, фактично через патентні обмеження на електромобілях, як і століття тому, застосовуються свинцево-кислотні АКБ. Втім, енергоємність таких АКБ збільшилася за XX століття в 4 рази (до 40—45 Вт • год/кг) і вони не вимагають обслуговування протягом усього терміну служби. Значно підвищити віддачу від акумуляторів дало змогу застосування електронних систем оперативного контролю за станом і зарядкою-розрядкою АКБ.

• Акумулятори добре працюють під час руху електромобіля на постійних швидкостях і під час плавних розгонів. У разі різких стартів тягові АКБ втрачають багато енергії. Для збільшення пробігу електромобіля необхідні спеціальні стартові системи, наприклад, на конденсаторах, а також застосування систем рекуперації енергії (економія до 25 %).

• Проблемою є виробництво та утилізація акумуляторів, які часто містять отруйні компоненти (наприклад, свинець або літій).

• Близько 10 % енергії втрачається в коробці передач та інших елементах трансмісії. Для вирішення цієї проблеми компанія Mitsubishi Motor розробила колесо з вбудованим електродвигуном (мотор-колесо), що дало змогу відмовитись від експлуатації коробки передач. Система отримала назву Mitsubishi In-wheel motor Electric Vehicle (MIEV). Аналогічне мотор-колесо розробила Toyota. Прототип автомобіля Toyota Fine-T може повертати колеса перпендикулярно осі автомобіля, що дозволяє значно спростити паркування.

• Частина енергії акумуляторів витрачається на охолодження або обігрів салону автомобіля, а також живлення інших бортових енергоспоживачів. Проте, обігрів салону може виконуватись за допомогою бензинової пічки (для цього встановлюється бак місткістю 3 л, а під переднім сидінням монтується обігрівальний пристрій). Робляться зусилля, щоб вирішити цю проблему з використанням паливних елементів, іоністорів і фотоелементів.

• Для масового застосування електромобілів потрібне створення відповідної інфраструктури для підзарядки акумуляторів (зарядка на «автозарядних» станціях).

• У разі масового використання електромобілів у момент їх зарядки від побутової мережі зростають перевантаження електричних мереж «останньої милі», що загрожує зниженням якості енергопостачання, ризиком локальних аварій.

• Триваліший час заряджання акумуляторів в порівнянні з заправкою паливом. Проте, оскільки в найбільшій кількості випадків середній пробіг звичайного автомобіля у день становить близько 50 км, а найпростішого (навіть саморобного) електромобіля один заряд батарей достатній для пробігу мінімум 60 км, то тривала зарядка акумуляторних батарей (близько 6 годин) не створює незручностей. Незручності від тривалої зарядки існують у разі поїздок на великі відстані.

• На щорічній сесії Німецького акустичного товариства, яка проводилася в Дармштадті, проблема генерованого електромобілем шуму, а точніше, майже повної його безшумності, викликала жваві дискусії, адже безшумність може стати фактором, який негативно впливатиме на безпеку дорожнього руху. В Японії прийнятий закон, який встановлює мінімальний рівень шуму для автомобілів з електроприводом. Прийняття аналогічних нормативно-правових документів планується також в Європі та у США.

Електромобілі, оснащені акумуляторними батареями

Акумуляторні електромобілі є першим і найпростішим видом електромобілів. Перші працездатні моделі було побудовано ще наприкінці ХІХ століття. Активно використовувалися США аж до 20-х років ХХ століття. Протягом 30-40-х років. найактивніше застосовувалися у Німеччині. З 1947 широко використовуються в Англії.

Принципова схема акумуляторного електромобіля в загальному випадку наступна: акумуляторна батарея через силову електропроводку і систему регулювання (управління) з'єднується з тяговим електродвигуном (ТЕД), який в свою чергу, передає крутний момент головній передачі.

Техніко-економічні параметри даного типу електромобілів, перш за все, залежать від характеристик акумуляторних батарей. Величина бажаного пробігу електромобіля на один заряд батареї (запас ходу) прямо пропорційна відношенню ваги акумуляторної батареї до повної ваги електромобіля. Залежність ваги батареї від вантажопідйомності електромобіля значно вища, ніж залежність ваги двигуна внутрішнього згоряння від вантажопідйомності автомобіля.

Електромобілі, оснащені паливними елементами

Характерною особливістю електромобілів, оснащених ПЕ (паливними елементами), є те, що маса енергосилової установки не змінюється при зміні її енергоємності, а збільшення запасу ходу може бути досягнуто за рахунок збільшення маси палива в паливних баках (як у автомобілях з ДВЗ).

Таким чином, з одного боку, ПЕ дозволяють суттєво підвищити запас ходу електромобіля, але, з іншого боку, паливо для них має високу вартість, а також може бути токсичним і при переробці ПЕ виділяти в атмосферу шкідливі речовини.

Електромобілі на сонячних батареях

Існує безліч конструкцій електромобілів на сонячних батареях, так званих «сонцемобілів», однак їхньою загальною проблемою є низький ККД батарей (зазвичай близько 10—15 %, передові розробки дозволяють досягти 30 %), що не дозволяє запасати значну кількість енергії за день, скорочуючи добовий пробіг; до того ж сонячні елементи не працюють вночі та за похмурої погоди. Друга проблема – висока вартість сонячних батарей.

Сучасний електромобіль технічно відрізняється від класичних авто з ДВЗ:

Двигун

В електромобілі він є електричним. У ньому немає колінвалу, поршнів, камер згоряння, клапанів та ще багатьох елементів, що є в двигунах внутрішнього згоряння. Тобто статор, всередині якого завдяки електромагнітній силі обертається ротор. Важливою особливістю електродвигуна є можливість як виробляти обертальну енергію, а й створювати струм для заряду батареї, тобто працювати у режимі генератора. Це основний принцип так званої рекуперації: грубо кажучи, при натисканні на педаль газу електродвигун обертає колеса, і енергія батареї витрачається, а якщо педаль відпустити, на машині, що рухається, вже колеса будуть обертати вал двигуна, створюючи в обмотці напругу і генеруючи струм, що заряджає батарею.

Завдяки простоті і майже повній відсутності частин, що труться в електродвигуні (крім підшипників), на відміну від ДВЗ, ресурс його набагато перевищує ресурс класичного бензинового або дизельного двигуна.

Кузов

Кузов електромобіля відрізняється наявністю відсіку для акумуляторної батареї (найчастіше розташованої в днищі автомобіля). При цьому завдяки трансмісії, що займає в електрокарі значно менший об'єм, ніж у звичайному авто, водієві та пасажирам електромобіля є більше простору в салоні при тих же зовнішніх габаритах.

Шасі

Шасі складається в свою чергу з ходової частини, механізмів керування та трансмісії. Ходова частина електромобіля, що включає мости, підвіску та колеса, не має принципових відмінностей від ходової звичних нам авто. Про рульове управління і гальмівну систему так само сказати особливо нічого, крім того, що завдяки суттєвому гальмуванню двигуном (якраз коли відбувається рекуперація), гальмівні колодки та диски електромобіля зношуються значно менше. Головна ж відмінність електричного шасі від шасі класичного авто криється в трансмісії. Саме - у коробці передач. В електрокарі її немає. Замість неї встановлюється дуже простий знижувальний редуктор (у якому практично нема чому ламатися), що має величезний ресурс у порівнянні навіть з механічними коробками передач, не кажучи вже про автоматичні коробки та варіатори. Зчеплення, відповідно, також відсутнє.

Електроустаткування

Електричне обладнання електромобіля має значні відмінності від електрообладнання автомобіля з двигуном внутрішнього згоряння. Відмінності ці стосуються електрообладнання двигуна; у салоні все приблизно однаково. В електромобілі відсутній стартер і немає системи запалення робочої суміші, проте там є силова акумуляторна батарея, інвертор (що погоджує струми, що подається від батареї в електродвигун і генерується електродвигуном під час рекуперації), а також модулем, що живить батарею під час зарядки і рекуперації та двигун через інвертор під час прискорення. Ще в електромобілі відсутня система охолодження двигуна, але часто є система контролю температури батареї (з підігрівом або охолодженням) і електричний опалювач.