Переоборудование автомобилей в электромобили: тенденции и перспективы.

Введение

Процесс переоборудования транспортного средства для использования электрической тяги

В автомобилестроении переоборудование в электромобиль подразумевает замену двигателя внутреннего сгорания автомобиля и связанных с ним компонентов на электродвигатель и аккумуляторы для создания электромобиля с аккумуляторной батареей (BEV). Существует две основные цели переоборудования автомобиля с двигателем внутреннего сгорания в электромобиль. Первая – снижение выбросов выхлопных газов транспортных средств, уже находящихся в эксплуатации, поскольку электромобили не производят прямых выбросов. Вторая – сокращение огромного количества отходов, образующихся по окончании срока службы автомобилей, так как старые автомобили или те, которые были признаны не подлежащими восстановлению после дорожно-транспортного происшествия, обычно утилизируются. Это приводит к образованию значительного количества металлических, пластиковых и тканевых отходов, а также требует больших затрат энергии на переработку отработанных деталей во вторичное сырье. Цена также является важным фактором, стимулирующим рост рынка переоборудования автомобилей в электромобили. Стоимость аккумуляторных батарей и электродвигателей снизилась в последние годы, а стоимость переоборудования зависит от множества факторов, включая запас хода и тип используемых аккумуляторов. Не все компании, занимающиеся переоборудованием, одинаково квалифицированы.

Конверсия электромобилей

Конверсия электромобилей прошла путь от увлечения энтузиастов и любителей до стремительно растущей отрасли. U.S. Electricar была одной из первых коммерческих компаний, занимающихся конверсией электромобилей, основанной в 1970-х годах для продажи переоборудованных версий обычных автомобилей в Соединенных Штатах с использованием систем хранения на свинцово-кислотных аккумуляторах. Solectria была еще одним заметным ранним конвертером, предлагавшим модель Force, оснащенную свинцово-кислотными аккумуляторами, а также премиальные варианты с увеличенным запасом хода, использующие никель-металлгидридные аккумуляторы. Подстегиваемая климатическим кризисом, конверсия электромобилей решает проблему нехватки новых электромобилей и предлагает более доступный вариант для многих, поскольку новые электромобили по-прежнему дороже, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Это также привело к тому, что индустрия конверсии электромобилей отошла от переоборудования исключительно классических и автомобилей премиум-класса. По состоянию на начало 2021 года стало возможным переоборудовать бензиновый, дизельный или гибридный автомобиль для работы от аккумуляторной батареи примерно за 6000 фунтов стерлингов (8300 долларов США). Отрасль тесно сотрудничает с регулирующими органами в ряде стран для разработки протоколов безопасности и обеспечения проведения ежегодных технических осмотров переоборудованных электромобилей на тех же условиях, что и любых других электромобилей. Основным препятствием для широкого распространения конверсии электромобилей является доступность аккумуляторов и двигателей, поскольку производители автомобилей не заинтересованы в продаже своих технологий для этих целей. Однако вместе с индустрией конверсии электромобилей выросло сообщество разработчиков открытого исходного кода, которое позволяет аккумуляторам и двигателям от разных производителей работать согласованно, чтобы снизить затраты и решить проблемы с доступностью. Для удовлетворения растущего спроса на квалифицированных механиков, способных выполнять конверсию электромобилей, такие организации, как New Electric Ireland, разработали учебные программы для обучения механиков и энтузиастов, как проводить переоборудование. С 2020 года французские правила разрешают электрическую конверсию (ретрофит) транспортных средств. Для переоборудования в электромобиль транспортное средство должно быть в исправном состоянии, зарегистрировано во Франции и иметь возраст более 5 лет.

Electric car conversion has gone from being exclusively conducted by hobbyists and enthusiasts, to a rapidly growing industry. U. S. Electricar was one of the first commercial electric car conversion companies, founded in the 1970s to sell converted versions of conventional cars in the United States using lead acid battery storage systems. Solectria was another notable early converter, offering the Force, which was equipped with lead acid batteries alongside premium variants with longer range using nickel metal hydride batteries. Spurred on by the climate crisis, electric vehicle conversions address the shortfall in new EV availability and also offer a more affordable route for many, as new electric vehicles remain more expensive than their internal combustion engine counterparts. This has also seen the EV conversion industry diverge away from only converting classic and high end cars. As of early 2021, it is now possible to convert a petrol, diesel or hybrid vehicle to run as a battery electric car for around £6,000 ($8,300). The industry has worked closely with regulators across a number of countries to establish safety protocols and to ensure that annual vehicle inspection tests on electric conversions are conducted in the same way that any other electric vehicle would be. The biggest barrier to the widespread success of the EV conversion industry is the availability of batteries and motors, as vehicle manufacturers are not eager to sell their technology for this purpose. However, an open source community has grown alongside the electric vehicle conversion industry to enable batteries and motors from different manufacturers to work in unison in order to lower costs and overcome availability issues. To meet the growing demand for trained mechanics who can carry out electric vehicle conversion, organizations such as New Electric Ireland have developed training programmes to educate mechanics and hobbyists in how to carry out conversions. Since 2020, French regulations have authorized the electric conversion (retrofit) of a vehicle. To be converted to electric, the combustion vehicle must be roadworthy, registered in France and more than 5 years old.

Переход на любительскую деятельность

Любители часто строят свои собственные электромобили, переоборудуя существующие серийные автомобили для работы исключительно на электричестве. Существует небольшая индустрия, поддерживающая переоборудование и создание BEV энтузиастами. Университеты, такие как Калифорнийский университет в Ирвине, даже создают собственные электрические или гибридные электромобили с нуля. Электромобили с ограниченным запасом хода могут предложить любителям комфорт, практичность и динамику, жертвуя только дальностью. Электромобили с небольшим запасом хода могут быть построены с использованием высокопроизводительных свинцово-кислотных аккумуляторов, масса которых составляет примерно половину от необходимой для большего запаса хода. В результате получается автомобиль с приблизительным запасом хода, который, при правильном распределении веса (40/60 спереди-сзади), не требует усилителя руля, обеспечивает исключительное ускорение на низких оборотах, пригоден для движения по автомагистралям и соответствует требованиям законодательства. Однако такие электромобили дороги из-за высокой стоимости этих высокопроизводительных аккумуляторов. Использование механической коробки передач позволяет электромобилям с небольшим запасом хода достичь как лучшей производительности, так и большей эффективности по сравнению с односкоростными электромобилями, разработанными крупными производителями. В отличие от переоборудованных гольф-каров, используемых в качестве электромобилей для передвижения по жилым районам, электромобили с небольшим запасом хода могут эксплуатироваться на обычных пригородных дорогах (с типичными ограничениями скорости) и поддерживать скорость, характерную для таких дорог, а также на коротких участках "медленной полосы" на развязках автомагистралей, часто встречающихся в пригородах. Столкнувшись с хронической нехваткой топлива в секторе Газа, палестинский инженер-электрик Васим Осман аль-Хозендар в 2008 году разработал способ переоборудования своего автомобиля для работы от 32 электрических аккумуляторов. По словам аль-Хозендара, аккумуляторы можно зарядить на 2 доллара электроэнергии, чтобы проехать после семичасовой зарядки автомобиль также должен быть способен развивать скорость до . В 2008 году несколько китайских производителей начали продавать литиево-железофосфатные аккумуляторы напрямую любителям и мастерским по переоборудованию автомобилей. Эти аккумуляторы обеспечивали значительно лучшее соотношение мощности к весу, позволяя при переоборудовании автомобилей обычно достигать заряда. Цены постепенно снизились до примерно 350 долларов за кВт·ч к середине 2009 года. Поскольку срок службы ячеек составляет 3000 циклов, по сравнению с типичными 300 циклами для свинцово-кислотных аккумуляторов, ожидаемый срок службы ячеек составляет около 10 лет. Ячейки требуют более дорогих систем управления и зарядки аккумуляторов, чем свинцово-кислотные аккумуляторы.

Hobbyists often build their own EVs by converting existing production cars to run solely on electricity. There is a cottage industry supporting the conversion and construction of BEVs by hobbyists. Universities such as the University of California, Irvine even build their own custom electric or hybrid electric cars from scratch. Short range battery electric vehicles can offer the hobbyist comfort, utility, and quickness, sacrificing only range. Short range EVs may be built using high performance lead–acid batteries, using about half the mass needed for a range. The result is a vehicle with about a range, which, when designed with appropriate weight distribution (40/60 front to rear), does not require power steering, offers exceptional acceleration in the lower end of its operating range, and is freeway capable and legal. But their EVs are expensive due to the higher cost for these higher performance batteries. By including a manual transmission, short range EVs can obtain both better performance and greater efficiency than the single speed EVs developed by major manufacturers. Unlike the converted golf carts used for neighborhood electric vehicles, short range EVs may be operated on typical suburban throughways (where speed limits are typical) and can keep up with traffic typical on such roads and the short "slow lane" on and off segments of freeways common in suburban areas. Faced with chronic fuel shortage on the Gaza Strip, Palestinian electrical engineer Waseem Othman al Khozendar invented in 2008 a way to convert his car to run on 32 electric batteries. According to al Khozendar, the batteries can be charged with $2 worth of electricity to drive from After a seven hour charge, the car should also be able to run up to a speed of
In 2008, several Chinese manufacturers began marketing lithium iron phosphate batteries directly to hobbyists and vehicle conversion shops. These batteries offered much better power to weight ratios allowing vehicle conversions to typically achieve per charge. Prices gradually declined to approximately $350 per kW·h by mid 2009. As the cells feature life ratings of 3,000 cycles, compared to typical lead acid battery ratings of 300 cycles, the life expectancy of cells is around 10 years. cells require more expensive battery management and charging systems than lead acid batteries.

Солнечная энергия

На борту электромобиля можно использовать солнечные панели для его питания. Небольшая мощность, генерируемая солнечными панелями, установленными на транспортном средстве, требует применения специальных компонентов в системе для компенсации этого недостатка.

Процесс преобразования

Процесс переоборудования начинается с выбора автомобиля-донора, который может работать на топливе (бензине, дизельном топливе или быть гибридным). Затем двигатель, топливный бак и коробка передач удаляются и заменяются электродвигателем, аккумуляторами и инвертором. Если автомобиль-донор является гибридным, можно также сохранить карданный вал, поскольку он уже рассчитан на работу с аккумуляторными батареями и системами электропитания электромобилей. Обычно для переоборудования электромобилей используют аккумуляторы, полученные в результате утилизации новых электромобилей, попавших в дорожно-транспортные происшествия. В Европе при переоборудовании необходимо сохранить массу автомобиля-донора. После переоборудования автомобиль должен быть проверен инженером по безопасности транспортных средств, прежде чем его можно будет использовать на дорогах общего пользования. В некоторых странах потребитель может приобрести уже переоборудованный автомобиль любой модели у официального дилера, оплачивая только стоимость аккумуляторов и двигателя, без стоимости установки (это называется предконверсией или переоборудованием до продажи).

Промышленность

Индустрия переоборудования автомобилей в электромобили расширилась и теперь включает в себя гаражи, специализирующиеся на переоборудовании, комплекты для дооснащения и компоненты для автомобилей. Некоторые компании специализируются конкретно на определенных классических автомобилях (например, VW Beetle, Rolls Royce, Jaguar, Citroën H Van и т.д.). Работа этих компаний освещалась в таких изданиях, как Autocar, Fully Charged, IrishEVs и Auto Express, поскольку цены снизились и спрос на доступные варианты переоборудования вырос наряду с решениями премиум-класса.

Электрический велосипед

Электрический велосипед – это обычный велосипед, оснащенный электродвигателем. Чаще всего электрические велосипеды, или электровелосипеды, работают от аккумуляторных батарей, однако некоторые экспериментальные модели работают непосредственно от солнечных панелей, топливных элементов, газовых генераторов или других альтернативных источников энергии, либо подзаряжают свои аккумуляторы с их помощью. Использование бортового генератора может повлиять на юридическое определение электрического велосипеда. Некоторые типы электровелосипедов способны восстанавливать небольшое количество энергии при торможении и заряжать аккумуляторы во время торможения или спуска с горы (рекуперативное торможение). В некоторых электрических велосипедах двигатель может приводить велосипед в движение самостоятельно (мгновенный старт), если велосипедист не хочет крутить педали, используя кнопку или ручку газа, в то время как другие требуют постоянного вращения педалей (поддержка педалирования). Этот последний тип в некоторых юрисдикциях может разрешать использование транспортного средства на велосипедных дорожках, где в противном случае запрещено движение любых моторизованных транспортных средств (см. моторизованный велосипед). Для питания электровелосипедов существует множество аккумуляторных технологий. Наиболее распространенной и недорогой является свинцово-кислотная герметизированная, но LiFePO4 быстро становится аккумулятором выбора для электровелосипедов. Переоборудование велосипеда в электрический с помощью комплекта для переоборудования – это простое и доступное решение для большинства людей, интересующихся переходом на электромобили.

Соединенные Штаты

Легкость регистрации будет варьироваться в зависимости от штата. В некоторых штатах требуется технический осмотр, обычно для обеспечения целостности кузова в районах, подверженных сильной коррозии от реагентов, используемых для обработки дорог зимой. В любом случае, для обычной регистрации все функциональные элементы безопасности должны быть исправны – указатели поворота, стоп-сигналы, фары, звуковой сигнал и т.д. Ветровое стекло не должно иметь сквозных трещин (небольшие сколы и "звезды" могут быть допустимы, если они не попадают в основной угол обзора водителя). Если автомобиль был восстановлен из транспортного средства, признанного аварийным (регистрация которого была аннулирована), проверка может быть более тщательной для подтверждения соответствия и законности происхождения восстановленных деталей, что потребует предоставления соответствующих чеков о покупке. Процедуры регистрации различаются в зависимости от штата и обычно более сложны в штатах с жесткими требованиями к выбросам. С другой стороны, перерегистрация автомобиля может позволить получить налоговые льготы, доступные в некоторых штатах, например, в Орегоне, для самого автомобиля, зарядной системы или для обоих компонентов.

Регистрация и налогообложение преобразований в Калифорнии (США)

В штате Калифорния предусмотрены процедуры проверки переоборудования транспортных средств в электромобили. Электромобили освобождены от проверок контроля выбросов. Транспортное средство может быть как принципиально новой конструкцией, так и переоборудованием существующего транспортного средства.

Испания

В Испании переоборудование (именуемое трансформацией) регулируется Королевским декретом 866/2010 от 2 июля, устанавливающим порядок оформления изменений в конструкции транспортных средств.