Електромобіль (далі – ЕМ) – автомобіль, що приводиться в рух одним або декількома електродвигунами з живленням від автономного джерела електроенергії (акумуляторів, паливних елементів тощо). ЕМ варто відрізняти від автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння (далі – ДВЗ) і електричною передачею крутного моменту на ведучі колеса, а також від тролейбусів і трамваїв.

Сьогодні у розвинених країнах використання ЕМ в пріоритеті. За даними статистичних досліджень ринок продажів автомобілів показує високий темп зросту саме ЕМ. Світовий парк ЕМ нині нараховує близько 850000 одиниць, український при цьому – всього лише 2000 ЕМ, але наразі існує тенденція щодо зростання їх кількості, особливо вона динамічна у сегменті вживаних авто.

Це свідчить про актуальність виробництва та реалізації ЕМ, адже на неї існує стабільний попит з боку споживачів. Це зумовлено такими факторами, як економічність, екологічність та зручність у використанні. Проте нині існують проблеми з наявністю розгалуженої мережі станцій електричного живлення та складності в технічному обслуговуванні ЕМ.

Світовим лідером за показником розповсюдження ЕМ серед усіх типів авто є Норвегія – частка «зелених» машин становить близько 24 % від загального обсягу продажів автомобілів у цій країні. На другому місці – Швеція з часткою ринку близько 3 % для машин з електротягою. За ними йдуть Ісландія, Нідерланди, Швейцарія, Франція, Бельгія, Австрія та Великобританія – на продаж ЕМ в цих країнах припадає понад 1 % від загального обсягу авторинку.

За прогнозами експертів Bloomberg New Energy Finance (BNEF), до 2021 року продажі ЕМ Tesla в США сягнуть 709 000 одиниць, завдяки чому компанія обійде таких гігантів як Volkswagen і General Motors за сумарною кількістю проданих ЕМ.

Найбільший у світі автовиробник Volkswagen планує вкласти мільярди доларів у розробку нових ЕМ. Автогігант планує представити менш ніж за 15 років електроверсії усіх своїх моделей.

Концерн має намір вкласти понад 20 млрд євро в розвиток електрокарів у надії скласти конкуренцію Tesla та іншим виробникам, створивши масовий ринок ЕМ. Німецька компанія, чиї бренди включають Seat і Skoda, також заявила, що розмістить замовлення на суму понад 50 мільярдів євро на батареї для живлення ЕМ.

Інший німецький виробник – Daimler заявив, що запропонує повністю електричні версії всіх своїх автомобілів Mercedes-Benz до 2022 року.

Концерн Daimler і контрольований владою КНР місцевий автовиробник BAIC підписали угоду про спільні інвестиції в розмірі 5 мільярдів юанів ($ 735 млн) в розвиток виробництва ЕМ у Китаї. Вочевидь Daimler не має наміру без бою здавати китайський ринок ЕМ своєму американському конкурентові – компанії Tesla.

Довгий час традиційний автовиробник Volvo відмовлявся від ЕМ і лише нещодавно заявив про відмову від машин з двигуном внутрішнього згоряння. Компанія оголосила, що з 2019 року всі її автомобілі будуть оснащуватися електродвигунами. Електрифікація надалі буде основою бізнесу Volvo.

BMW. Появою нового суббренду «i» BMW Group заявила про початок виробництва інноваційних екологічних автомобілів. Компанія повідомила, що робить ставку на розвиток ЕМ і нових технологій, а не на збільшення загальних продажів автомобілів. Компанія оголосила про заміну автомобілів своєї флагманської 7-ї серії на електрокари iNext. Чотиридверний ЕМ був показаний громадськості під час презентації в дизайнерській штаб-квартирі BMW у Мюнхені. Автовиробник заявив, що машина надійде в продаж до 2021 року. Також концерн BMW AG додасть до сімейства свого суббренду «i» новий електричний седан. Таким чином компанія намагається прискорити план переходу на автомобілі з живленням від батарей.

Міська влада деяких міст європейських країн вже передбачає або планує у найближчий час заборону в’їзду у центр або самі міста автомобілів з дизелями, а з часом і бензиновими двигунами, таким чином змушуючи користуватись лише «екологічним» транспортом у найбільш населених зонах.

Кроки України до ЕС, політика профільних міністерств та досвід країн-сусідів свідчать, що настане той час, коли і в Україні буде обмежене використання автомобілів з ДВЗ у деяких містах та використання ЕМ буде більш ефективним [5].

Як стати власником ЕМ в Україні? Купувати у іноземного виробника за ціну, яка перевищує майже удвічі вартість такого ж автомобіля з бензиновим двигуном або дизелем? Чи можливо є інші варіанти, більш бюджетні та доступні? В Україні кількість старих автомобілів з традиційними ДВЗ доволі велика і одним з варіантів зменшення викиду шкідливих речовин у повітря та зменшення споживання палив є їх переобладнання в ЕМ шляхом заміни бензинового двигуна або дизеля на електричний, який приводиться в дію від енергії, що запасена в акумуляторних батареях (далі – АКБ). На сьогодні це більш економний спосіб, ніж придбання нового, або такого ЕМ, що був у користуванні. Цей спосіб набуває все більшої популярності.

Зростання кількості серійних ЕМ також дає змогу використовувати їх комплектуючі для переобладнання звичайних автомобілів з традиційними ДВЗ на ЕМ.

Якщо тенденція розвитку автомобілів у найближчому майбутньому зрозуміла, то питання щодо експлуатації старих автомобілів лишається відкритим.

За наявними в ДП «ДержавтотрансНДІпроект» даними, які сформовані на підставі виданих протягом останніх 5 років висновків науково-технічної експертизи щодо погодження можливості переобладнання колісних транспортних засобів (далі – КТЗ), кількість заявок на переобладнання КТЗ шляхом заміни ДВЗ на електродвигун (далі – ЕД) порівняно з 2014 роком зросла в декілька разів. Враховуючи, що цей процес розпочався порівняно недавно, це свідчить про початок сталого життєвого циклу. У найближчому майбутньому варто очікувати суттєвого зростання кількості заявок.

Отже, розглянемо основні та найбільш розповсюджені схеми переобладнання автомобіля з ДВЗ на автомобіль з ЕД, а також головні вимоги, яких потрібно дотримуватись задля безпечного використання та експлуатації ЕМ.

Для виконання переобладнання звичайного серійного автомобіля шляхом заміни штатного ДВЗ на ЕД потрібно визначитись як із самим авто, яке буде переобладнуватись, так і з технічною частиною: конструкційною компоновкою, ЕД, системами керування, батареєю тощо. Від технічних характеристик самого автомобіля (наприклад, спорядженої маси) залежить багато факторів, що вплинуть на подальшу роботу та експлуатацію ЕМ.

Наступним етапом необхідно визначитись із типом ЕД та його потужністю. У якості ЕД для ЕМ застосовуються різні типи ЕД.

Розрізняють такі види ЕД:

ЕД за родом напруги живлення:
- змінного струму;
- постійного струму

ЕД за кількістю фаз мережі живлення:
- однофазний (з одною робочою обмоткою, підключається до однофазної межі струму);
- двофазний (має дві обмотки, зміщені у просторі на 90 градусів);
- трифазний (підключається до трифазної мережі струму, має 3 обмотки, магнітні поля яких розташовані під кутом 120 градусів).

ЕД за конструктивним виконанням:
- колекторний (перемикачем струму в обмотках і датчиком положення ротора є той самий пристрій — щітково-колекторний вузол. Працює переважно на постійному струмі, однак сучасні електродвигуни, так звані універсальні колекторні двигуни, можуть одночасно працювати на постійному та перемінному струмі);
- безколекторний (вентильні двигуни постійного струму виконані у вигляді замкнутої системи з датчиком положення ротора, інвертором та перетворювачем координат).

ЕД за принципом роботи:
- синхронні (електромеханічна машина, в якій ротор обертається синхронно з магнітним полем перемінного струму);
- асинхронні (частота обертання ротора асинхронного двигуна перемінного струму не співпадає з частотою обертання магнітного поля, яке створюється струмом обмотки статора).

ЕД за способом збудження:
- із збудженням від постійних магнітів;
- із паралельним збудженням;
- із послідовним збудженням;
- із послідовно-паралельним збудженням.

Широке використання в 80-х роках минулого сторіччя в ЕМ отримали двигуни постійного струму з послідовним збудженням. Також, нарівні з ними, застосовувалися двигуни постійного струму з паралельним збудженням, які дозволяють реалізувати режим рекуперації енергії при гальмуванні, тобто повернення енергії гальмування у тягову батарею.

Асинхронні ЕД застосовуються доволі часто. Сьогодні цей тип ЕД найбільш розповсюджений на серійних гібридних та чисто електричних автомобілях. Але для керування такими двигунами контролер дещо дорожче, ніж для двигунів постійного струму, тому в одиничних екземплярах ЕМ він застосовується рідко.

Синхронні ЕД можливо застосувати на ЕМ, але необхідно використовувати частотне регулювання. Їх недоліком є жорсткість пускових (стартових) електромеханічних характеристик та неможливість реалізації рекуперування енергії.

Останнім часом все частіше використовують безколекторні ЕД на потужних постійних магнітах з вентильним керуванням. Для керування ними потрібний потужний електронний блок керування на основі мікропроцесорних систем. Такі ЕД перспективні для використання в ЕМ, вони компактні, мають високу питому потужність на одиницю ваги, але їх застосування стримує велика вартість.