Вага електромобіля – яка вона і на що впливає?

Сучасні електромобілі швидші, крутіші, ефективніші і зрозуміло екологічніші, ніж аналогічного класу моделі з двигуном внутрішнього згоряння. Але через особливості конструкції електрокари істотно важче. Пояснюємо, що робить їх вагу більше і на що впливає маса автомобіля з електричним двигуном.

Електромобілі прагнуть завоювати своє місце під сонцем. У них безліч переваг перед автомобілями з двигуном внутрішнього згорання:

• Ефективність: КПД електрокара становить до 90%, в той час як у найбільш ефективних і економічних двигунів внутрішнього згоряння не перевищує 30%.
• Екологічність: електромотор не виділяє в атмосфері ніяких шкідливих речовин.
• Висока динаміка: у електромотора стабільно високий крутящий момент, що забезпечує моментальну відповідь при натисканні педалі газу і має дуже швидкий розгін.
  Надійність: будова електромотора є простішою, чим ДВЗ, практично не схильний до поломок і значно рідше вимагає обслуговування.

Поширення електромобілів, окрім вищої вартості, обмежує лише менший у порівнянні з традиційними авто, – запас ходу. Але в міру вдосконалення батарей електрокарів вони стають більш ефективними та ємними. Пробіг на одному заряді збільшується, а час зарядки зменшується. Залишається ще один фактор – вага. У середньому електрокари важать на кілька сотень кілограмів більше, ніж автомобілі з ДВЗ аналогічного класу.

Вага більшості електромобілів, представлених сьогодні на ринку, перевищує 1500 кг. Список автомобілів з акумуляторами вагою менше 1500 кг невеликий: до них відносяться Mini Cooper SE, Fiat 500e, BMW i3 у версіях на 22 та 42 кВт/год, Volkswagen e-up! у версіях на 18 та 36 кВт/год, а також Mitsubishi i-MiEV.

Чому електромобілі такі важкі

Блок акумуляторів – найважча і найпотужніша частина електрокара. Він містить у собі десятки кілограмів різних металів та інших хімічних елементів плюс конденсатори, мікросхеми, реле, компоненти системи охолодження, кабелі та ізоляційні матеріали. Крім того, батарея поміщена в потужний силовий корпус для захисту від механічних пошкоджень. Все це утворює «баласт» вагою від 200 кг до тонни з лишнім в залежності від розмірів і ємності акумулятора.

Наприклад, вага електричної Kia Soul EV важить близько 1,6 тонни – приблизно на 300 кг більше за таку ж машину з бензиновим двигуном 1,6 л.

Близькі за характеристиками седани BMW – бензиновий M550i xDrive та електричний i5 xDrive M60 – мають споряджену масу 1885 та 2305 кг відповідно.

А ось вага повнорозмірного електричного пікапа GMC Hummer EV 2023 випуску складає цілих 4111 кг. Для порівняння, бензиновий GMC Sierra 2023, теж повнорозмірний пікап, важить менше 3 тонн.

Крім батареї, збільшення в масі дають електродвигуни і редуктори. Самі по собі вони легші і компактніші, ніж двигуни внутрішнього згоряння. Але у електрокарів буває не один, а два, три чи навіть чотири двигуни.

Чим більша вага електромобіля, тим більше навантаження несуть деталі підвіски, а значить, вони повинні бути масивнішими і важчими. Також чим більше маса електрокара, тим більша кінетична енергія, а значить, потрібні потужніші і більші гальма. Щоб вмістити великі гальмівні диски та масивні багатопоршневі гальмівні супорти, потрібні колеса більшого діаметру (їхня вага більша).

Крім того, електромобілі зазвичай оснащені багатше за своїх бензинових і дизельних побратимів. Вони мають додаткові сервоприводи, електронні компоненти та системи підвищення комфорту.

На що впливає маса електрокара

Ціна
Батарея електрокара – не тільки найпотужніший компонент електромобіля, але і один з найдорожчих. Такою її створює не тільки безліч електроніки, але і значна кількість рідкісноземельних матеріалів, що використовуються для заповнення осередків. Вартість акумулятора досягає чверті, а то й третини ціни електрокара. Скільки коштує батарея електромобіля залежить від ємності. У середньому акумулятори обходяться виробникам електрокарів у 111–125 доларів за кВтг, хоча найбільші виробники, такі як китайська CATL, обіцяють знизити цю ціну вдвічі. Так чи інакше, чим більша ємність, більша вага акумулятора, то вище буде підсумкова вартість електромобіля.

Дальність ходу
Чим більша вага електромобіля, тим більше енергії потрібно для прискорення та підтримки швидкості і тим менше буде пробіг до підзарядки. За даними досліджень Департаменту енергетики США, кожні зайві 45 кг маси автомобіля збільшують витрату палива на 2%. Більша маса негативно впливає і економічність електрокарів.

Керованість
Компонування електромобілів відрізняється від авто з ДВЗ. Під капотом електрокара, якщо це не гібридний автомобіль, немає потужного мотора з коробкою передач. Компактні блоки електромоторів із редуктором змонтовані безпосередньо на передній та задній осях. А під дном машини розташована важка батарея (вагою кілька сотень кг). Така конструкція забезпечує електрокарам ідеальне розважування та максимально низький центр тяжіння. Велика вага електромобіля, рівномірно розподілена між передніми та задніми колесами, дозволяє їм міцно триматися дороги, покращує керованість та стійкість.

Разом з тим, велика маса машини вимагає і більш потужних підсилювачів рульового керування і гальм. Шини теж мають бути розраховані на велику масу, тому у потужних та дорогих електромобілів великі та широкі колеса.

Безпека
Через велику вагу електромобілів до них виникають питання щодо безпеки дорожнього руху. Згідно з дослідженням Національного бюро економічних досліджень США, «базова ймовірність смертельного результату» при аварії збільшується на 47% з кожною додатковою тисячею кілограмів в автомобілі, а ризик смертельного результату ще вищий, якщо автомобіль, що зіткнувся, – легка вантажівка (позашляховик, пікап або мінівен). Йдеться про те, що при зіткненні легкої та важкої машин ймовірність небезпечних чи смертельних травм вища у пасажирів легкого автомобіля.

Більш важкі електромобілі небезпечніші для пішоходів та велосипедистів через довгу гальмівну колію. Це особливо актуально з огляду на те, що електрокари можуть дуже швидко розганятися (наприклад, семимісний мінівен Zeekr 009 розгоняється за 4,5 секунди) і деяких водіїв це провокує на небезпечну їзду залишаючи менше часу на те, щоб зреагувати і загальмувати.

Вплив ваги електромобіля на дорожню інфраструктуру
У міру того, як автомобілі (не тільки електро, а й звичайні) додають у вазі, зростає навантаження на дорожню мережу. Електромобілі, вага яких більша за аналогічні авто з ДВЗ, піддають дорожнє полотно інтенсивному зносу. При цьому у багатьох країнах ремонт доріг фінансується з транспортного податку та акцизів на пальне, які не поширюються на електротранспорт. Іншими словами, власники електрокарів користуються дорогами, але практично не платять за їх ремонт та підтримку у робочому стані. І хоча частка електромобілів у трафіку поки не така велика, щоб це представляло серйозну проблему, у перспективі це може змінитися.

У деяких країнах порушується питання про невідповідність застарілій дорожньо-транспортній та паркувальній інфраструктурі новим, великим за вагою транспортним засобам. Увагу до цієї проблеми привернув обвал у 2023 році в Нью-Йорку паркінгу 1925 року споруди, коли другий поверх з припаркованими автомобілями просто впав. Тим часом у Великій Британії Британська паркувальна асоціація вже рекомендувала збільшити міцність несучих конструкцій на багатоповерхових паркінгах на тлі зростання електромобільного парку.