Перспективный электромобиль - какой он?

На АШ уже было несколько статей по поводу перспектив электромобилей (последняя не далее как вчера). Пока отложим в сторону "внешние" факторы типа "откуда берется ток в розетке". Я хочу коснуться факторов "внутренних", то есть проанализировать перспективы электромобилей с точки зрения конструктивных особенностей, чтобы ответить на главный вопрос - могут ли они выдержать "честную конкуренцию" с автомобилями вот прямо сейчас (без эфемерных дешевых и емких аккумуляторов, которые появятся "когда-нибудь потом... если захочешь").

Сначала небольшой ликбез. У обычного ДВС крутящий момент слабо зависит от оборотов (по крайней мере в середине рабочего диапазона) и определяется в первую очередь рабочим объемом. У электромотора же крутящий момент может быть в принципе любой, его ограничивает лишь перегрев обмоток. Поэтому электромотор работает не в режиме постоянного крутящего момента, как ДВС, а в режиме постоянной мощности - то есть чем меньше обороты, тем больше момент. По сути электромотор "сам себе коробка-автомат", причем идеальная - бесступенчатая и реагирующая мгновенно. Это очень удобно и субъективно такая машина воспринимается более мощной, чем "по секундомеру". Вдобавок ничего не мешает на короткое время поднять напряжение и получить еще больший крутящий момент (если мотор холодный и перегрев не грозит). Но и это еще не все преимущества. Если кто помнит, в карбюраторе был такой узел - ускорительный насос. При резком открытии дроссельной заслонки он впрыскивал порцию бензина, чтобы не было "провала". На смену карбюратору пришел впрыск, но алгоритм какое-то время оставался тем же... пока не пришли жесткие экологические нормы, которые сделали невозможным даже кратковременное обогащение смеси. В результате современные автомобили откликаются на газ как карбюраторы с неисправным ускорительным насосом - то есть "медленно и печально". Благо везде стоит электронная педаль газа, чье перемещение напрямую не связано с открытием дроссельной заслонки, а иначе при резком ее нажатии были бы вообще провалы. Поэтому субъективно древняя карбюраторная "девятка" может восприниматься как более динамичный автомобиль, чем современный 150-сильный "горячий хэтчбек" . К этому добавим "турбояму" у моторов с турбонаддувом и задержки в отклике гидромеханических "автоматов" (да и "роботов" при кик-дауне тоже). Иными словами, современные автомобили субъективно кажутся менее динамичными, чем есть на самом деле. Это все надо иметь в виду при сравнении мощности ДВС и электродвигателя - с точки зрения "драйверских ощущений" это совсем разные "лошади"! А электромобили получили довольно весомый козырь в виде мгновенного отклика на педаль газа, которым не могут похвастаться даже дорогие спорткары. Вот вам и секрет успеха "Теслы". А вы думали, дело лишь в экономии на бензине? 

Но сегмент дорогих "электросуперкаров" все-таки достаточно ограничен. Есть ли шанс пробиться в массовый сегмент? Для начала отметим, что для электромобиля экономичность куда важнее, чем для обычного автомобиля. И дело, конечно, не в стоимости электроэнергии (она копеечная), а в стоимости батарей. Обычно эксплуатационные расходы не так пугают владельцев, как необходимость переплаты при покупке. Допустим, мы каким-то образом смогли сделать электромобиль вдвое экономичнее, чем нынешние. Это означает, что при том же запасе хода мы можем поставить батарею вдвое меньшей емкости. Возьмем для примера Ниссан Лиф: его батарея весит около 300 кг и стоит порядка 7000 долларов. Значит, мы экономим 3500 долларов (примерно 15% от цены в США, с учетом дотаций) и 150 кг (10%) веса машины. Ну и при замене батареи владельцу придется платить вдвое меньше, это тоже надо учитывать. Итак, экономичность крайне важна. А от чего она зависит?

В городе основная энергия тратится на разгон (точнее, на последующее торможение). Тут расход будет прямо пропорционален весу машины со всеми причиндалами, включая водителя и пассажиров. У электромобилей и гибридов часть этой энергии можно "вернуть взад" через рекуперацию, у автомобилей она теряется безвозвратно. На трассе основная энергия тратится на сопротивление воздуха, и тут на первое место выходит аэродинамика - расход будет пропорционален миделю (площади поперечного сечения), ну и про обтекаемость, конечно, не стоит забывать. Кроме того, энергия будет тратиться на обогрев и кондиционирование салона (при необходимости), и эта энергия в первом приближении пропорциональна объему салона.

Теперь посмотрим на современные электромобили. Что мы видим? А видим мы по сути обычные автомобили, которые часто внешне вообще никак не выдают своей электрической "природы". И это в корне неправильно. Пора забыть о концепции "электромобиль - это обычный автомобиль, но на электричестве", и строить электромобили скорее по канонам гоночной техники, "ужимая" их по максимуму и безжалостно выкидывая все "излишества нехорошие". А теперь вспомним, что по статистике автомобиль возит 1,2 человека, а все эти Лифы с Теслами пятиместные и весят полторы-две тонны... А теперь еще раз прочитаем предыдущий абзац: электромобиль должен быть легким, обтекаемым, с минимальным миделем и минимальным объемом салона. В результате вырисовывается нечто среднее между немецкими кабиненроллерами 50-х годов и гоночными болидами 60-х: узкий сигарообразный корпус на 2 человек, где пассажир сидит "по-мотоциклетному" за спиной водителя, вынесенные за обводы кузова колеса с мотоциклетными крыльями, символический багажник, крыша-колпак а-ля истребитель (возможно, откидная, хотя и обычная дверь тоже не возбраняется). Такая машина вполне может быть вдвое экономичней нынешних: напомню, что кабиненроллер "Мессершмитт" с аналогичной компоновкой, имея мотор всего в 10 л.с., при весе в 230 кг (и это без всяких титановых рам и углепластиков!) разгонялся до 105 км/ч и тратил всего 3,2 литра бензина на 100 км (напомню, это в середине 50-х, с низкооктановым бензином, "дубовыми" диагональными шинами и достаточно примитивным мотором уровня газонокосилки). Дополнительным бонусом может быть маневренность и легкость парковки (за счет меньшей длины, меньшей ширины, отсутствия габаритного радиуса и возможности парковаться без зазора для открывания двери). Такую машину можно легко стилизовать под гоночный болид, а модификация с более мощным электромотором (что технически элементарно, и надбавка к цене копеечная) позволит еще и получать удовольствие от "мотоциклетного" ускорения, что привлечет молодежь и позволит выпускать такую машину большими тиражами, в том числе как всепогодную и более безопасную альтернативу мотоциклу (а это снижение себестоимости и возможность еще большего снижения цены). Кстати, нечто подобное уже представлял Фольксваген в 2011 году в виде одноместного электрического концепт-кара NILS. Правда, запас хода у него был всего 65 км... Но прогресс не стоит на месте, и сейчас аналогичная по цене, весу и объему батарея имеет емкость уже вдвое больше, т.е. на 130 км - а это уже вполне серьезно. Однако зацикленность на пассивной безопасности и напичканность всякими дополнительными системами (концепт-кар жеж!) привели к явной перетяжеленности машины (420 кг), да и одно место все-таки слишком мало. Также надо понимать, что для "всепогодного мотоцикла" вполне достаточно быть безопаснее мотоцикла обыкновенного. Если будут требования обеспечить пассивную безопасность на уровне обычных автомобилей, конкурентоспособность электромобилей сразу резко упадет. Однако так или иначе эта машина уже "в железе", и мы видим, что она втрое-вчетверо легче серийных электромобилей на базе гольф-класса и как минимум вдвое меньше их по миделю. То есть заявленная выше цель "сделать электромобиль вдвое экономичнее" вполне достижима. Не стоит забывать, что втрое более легкий автомобиль при той же динамике требует втрое менее мощного мотора (и всей силовой "обвязки"), что позволяет существенно снизить цену "электрической части" по сравнению с той же "Теслой" или "Лифом". 

Если взять реалии США, то подобный электромобиль мог бы вполне успешно быть второй машиной в семье, причем как для главы семьи (для поездок из пригорода на работу), так и для его жены-домохозяйки (отвезти детей в школу, съездить к подруге/парикмахеру/по магазинам в пределах своего "поселка") или даже для детей-подростков.

Но это пока все же фантастика. А что мы имеем "здесь и сейчас", и каковы разумные сценарии использования уже выпускаемых электромобилей (опять же в реалиях США)?

Очевидно, что для ежедневных поездок на работу из пригорода такие машины избыточны. Тем не менее даже относительно недорогой Ниссан Лиф с его запасом хода в 200 км с такой задачей вполне справляется - при условии, что в паркинге найдется розетка для подзарядки (это стоит копейки, в отличие от специальных мощных зарядных колонок, и проблемы вряд ли возникнут). Покупать его как "автомобиль для домохозяйки" (если отвлечься от цены) в принципе тоже можно, тут запас хода даже будет избыточен и позволит заряжать машину в гараже пару раз в неделю. Ездить всей семьей в отпуск или в гости в другой город - вот тут облом. Пока не будут установлены станции быстрой зарядки через каждые 250-300 км - это нереально. Обычными розетками тут не обойдешься: эти станции должны подзаряжать машину максимум за полчаса (пока клиенты пьют кофе в соседней кафешке). А во сколько это обойдется в масштабах всей страны... даже страшно представить. И уж точно это никогда не окупится, если только не задрать цены на электричество до уровня бензина (но тогда какой профит владельцу?). Так что все равно придется иметь (или арендовать) большую семейную машину для дальних поездок (и это уже имея "семейный" электромобиль... Абыдно, да?). Тут как раз могла бы выручить гибридность в виде хотя бы маломощного мотор-генератора, но увы... Гибриды не имеют право на дотацию в 7000 баксов, и это приговор. Однако ничего не мешает сделать "ход конем" и продавать автономные мотор-генераторы в качестве "допов" (предусмотрев для него место в переднем или заднем багажнике с подключением к электросети машины и выводом выхлопной трубы наружу). Разумеется, это тоже пока "фантастика", ни одна из серийных машин такого не позволит. Но в будущем - как знать, как знать...