Как это работает: электрический Volkswagen e-Golf

Пишет Виктор Борисов из Москвы: Это единственный в России, полностью электрический, VW Golf седьмого поколения. Автомобиль, который открывает эру доступных и массовых электромобилей. Через пару лет его усовершенствуют, но это именно та основа, с которой VW выходит на рынок будущего. Ведь ни для кого не секрет, что через 10-15 лет электромобили будут основными транспортными средствами в мегаполисах.

Что ж, давайте изучать как устроен этот уникальный автомобиль...

2. Несколько слов про будущее. Человечество уже осознало тот факт, что прямое сжигание углеводородов в двигателях внутреннего сгорания рано или поздно приведет к фатальному исходу нашей планеты, поэтому самые прогрессивные страны уже сделали ставку на экологически чистые и возобновляемые источники энергии. Не верите в фотоэлектрические солнечные панели и ветрогенераторы? Ну так посмотрите на потенциал гидроэнергетики. Не забудьте про атомные электростанции. Человечество научилось вырабатывать «чистую» электроэнергию уже давно. Но самый серьезный вопрос на сегодняшний день — как её сохранить? 

3. Развитие транспорта будущего на текущий момент идет по двум направлениям. Первый это автомобили на топливных элементах, второй — электромобили. У первых есть один серьезный недостаток: без инфраструктуры (водородные заправочные станции) они не смогут существовать. Автомобили на топливных элементах не покупают потому, что нет заправочных станций. А заправочные станции не строят потому, что никто не покупает автомобили на топливных элементах. Замкнутый круг. 

С электромобилями ситуация кардинально иная. Им не нужна инфраструктура! Большинство людей ошибочно думает, что для электромобилей нужна развитая система зарядных станций. Нет, не нужна. Электромобиль должен заряжаться ночью на парковке. Это очень важный принципиальный момент. Зарядные станции для электромобилей нужны на загородных магистралях, для того чтобы иметь возможность пополнить заряд батареи и следовательно иметь возможность ездить на большие расстояния. В пределах города зарядная станция должна рассматриваться исключительно на экстренный случай. Статистика владельцев электромобилей по всему миру (а за 2015 год в мире было продано 400 тысяч электромобилей) говорит, что более, чем в 95% случаев электромобили заряжают от домашней розетки, а некоторые владельцы ни разу в жизни не пользовались общественными зарядными станциями.

4. Итак, перейдем к нашему подопытному, который практически ничем не отличается от обычного Golf седьмого поколения на платформе MQB. А Golf, как мы все прекрасно знаем, является эталоном в своём классе. Статистика продаж по всему миру не даст соврать.

И начнём с технической части. Снова отступление про электрическую энергию и с чем её «едят». В бытовую розетку по проводам приходит переменный ток. Электродвигатель в автомобиле трехфазный, тоже питается переменным током. Но электрическая энергия в аккумуляторной батарее это постоянный ток! Таким образом первая конвертация энергии происходит при зарядке аккумуляторной батареи, вторая — во время питания электродвигателя. КПД конвертации разумеется не 100%, поэтому про эти потери тоже не стоит забывать. 

5. В моторном отсеке можно увидеть следующее:

1. Зарядное устройство (выпрямитель), которое заряжает аккумуляторную батарею переменным током от бытовой электрической розетки. 
2. Инвертор, который «делает» трехфазный переменный ток для питания электромотора из постоянного тока аккумуляторной батареи. Работает и в обратную сторону, когда активируется режим рекуперации энергии на торможении. 
3. Электромотор на постоянных магнитах мощностью 85 КВт. 
4. Одноступенчатая коробка передач позволяющая электродвигателю вращаться с частотой до 12000 оборотов в минуту. 
5. Блок управления электродвигателем и трансмиссией, «мозг» автомобиля. 
6. Свинцово-кислотная 12-вольтовая аккумуляторная батарея для питания всей бортовой электроники. 
7. Электромеханический усилитель тормозов — сложнейшее устройство позволяющее получить идеальную обратную связь на педали тормоза при максимально эффективном использовании режима рекуперации энергии на торможении. 
8. Электрический салонный отопитель (ТЭН). Это главный потребитель электрической энергии в холодное время года. Опционально e-Golf может иметь тепловой насос (кондиционер наоборот), но на тестовом автомобиле его не было. 
9. Очень важный момент — силовой агрегат напрямую, без каких-либо демпферных элементов, прикручен к несущим элементам кузова! У электромотора отсутствуют вибрации, следовательно нет необходимости в подушках, гасящих вибрации.

6. КПД самых современных двигателей внутреннего сгорания в лучшем случае 40%. Вся остальная энергия от сжигания углеводородов переходит в тепловую, которая же и используется для обогрева пассажирского салона. В электромобиле же каждый ватт электрической энергии на счету. Здесь сложная система трубок и теплообменников, которые соединяют между собой аккумуляторную батарею, электродвигатель и инвертор. Вся тепловая энергия собирается и используется при необходимости для обогрева пассажирского салона. Это основной потребитель электрической энергии в холодное время года. При быстром прогреве салона бортовой компьютер показывает энергопотребление 5 Квтч! Именно обогрев салона существенно сокращает запас хода на одном заряде зимой.

7. Эталонный автомобильный салон. Это Golf и этим всё сказано.

8. Еще на e-Golf используется новейшая разработка — лобовое стекло с тонкопленочным обогревом без видимых нитей! Невероятно крутая вещь, т.к. нити обогрева начинают невероятно раздражать стоит на них хоть раз сфокусироваться. Ну и светопропускание стекла с нитями как не крути ниже, чем у обычного. Здесь нитей нет, снаружи такое стекло можно отличить по фиолетовому отливу. Единственное, что может беспокоить — сколько будет стоить такое стекло в случае, если в нем попадёт камень и потребуется замена.

9. Центр наблюдения за работой силовой установки. Слева индикатор мощности, показывающий текущую мощность электротора в % от максимальной. Зеленая шкала — режим рекуперации энергии на торможении. Максимальная выработка энергии на торможении может достигать 60 Квтч. Голубым цветом размечена зона максимальной энергоэффективности. Кстати, именно на электромобиле становится очень наглядно видно, что для равномерного движения по прямой на скорости 100 км/ч достаточно мотора мощностью всего 20 Квт (примерно 30 л/с).

10. Рычаг управления коробкой передач как на классическом автомобиле. Как я уже писал ранее, здесь всего одна передача, а для движения задним ходом электродвигатель включается на реверс. Отличие от классического автомобиля с автоматической коробкой передач в наличии режимов D1, D2, D3 и B, выбор которых находится на месте ручного выбора передач и/или спортивного режима на обычной автоматической КПП. Эти режимы отвечают за интенсивность работы рекуперации. В стандартном режиме D при сбросе педали акселлератора автомобиль будет двигаться накатом, в режиме B при отпускании правой педали моментально активируется режим рекуперации (с зажиганием стоп-сигналов) и автомобиль начинает интенсивное замедление сопровождающееся выработкой электроэнергии для подзаряда аккумуляторной батареи. Фактически в этом режиме можно ездить в одну педаль, как на Tesla, но еще не совсем. В некоторых ситуациях, а точнее в моментах перед непосредственной остановкой, возникает потребность дотормозить автомобиль до полной остановки классической педалью тормоза.

11. На центральном мультимедийном экране много различных картинок, показывающих работу электроустановки. Обратите, кстати, внимание на полную русификацию интерфейса автомобиля (в особенности касающегося электроустановки), который не продается и не будет продаваться в России!

12. Блок управления климатом - вот он, главный потребитель электрической энергии в холодное время года. Тут важно заметить один интересный момент т.к. мало кто об этом задумывается: в легковых автомобилях кондиционер/отопитель ВСЕГДА (кроме режима рециркуляции) охлаждают или обогревают приточный забортный воздух! Это достаточно серьезные объемы воздуха, которые нужно либо охлаждать, либо нагревать. Интерактивный индикатор запаса хода на многофункциональном дисплее наглядно показывает, что понижение температуры воздуха в салоне с +21 до +16 градусов (при забортной температуре +4 градуса) позволяет увеличить запас хода на полностью заряженной батарее на 15 километров (более 10% емкости). Поэтому не стоит бояться морозов, просто одевайтесь теплее :)

13. Обратите внимание на штатное давление в шинах. Автомобиль летом должен идти с какими-то специальными шинами с низким сопротивлением трению качения, что также должно положительно сказываться на его энергоэффективности в целом. Но во время теста на автомобиле уже были обычные зимние нешипованные шины.

14. В салоне везде светодиодное освещение, кроме двух мест: перчаточного ящика и багажника. Там установлены обычные лампы накаливания. Ну можно было хоть на электромобиле не экономить?

15. Главная «фишка» электрического Golf в том, что аккумуляторная батарея размещена в центральном тоннеле и в нишах под передними и задними сиденьями, что не убавило ни одного сантиметра пространства ни в салоне, ни в багажном отсеке. Места для ног задних пассажиров здесь все-таки не так много, как хотелось бы. Но это особенность всех Golf 7.

16. Багажный отсек для гольф-класса очень солидный. Запасного колеса в подполье нет. К автомобилю в комплекте идет два зарядных провода. Один для «скоростной» зарядки мощностью 3,6 квт на специальной зарядной станции, второй — для подключения к бытовой электрической розетке (ток 10А, мощность 2,2 квт).

17. e-Golf использует современный, самый прогрессивный разъем CSS, который объединяет классический Mennekes тип 2 и два контакта для зарядки постоянным током высокой мощности. Сверху — Mennekes, используется только однофазное подключение к сети переменного тока. Инвертор на борту не может переварить мощность более 3,6 квт (для автомобилей в США - 7,2 квт, подключение под двум фазам на 110 вольт). Это значит, что скоростные зарядные станции переменного тока для e-Golf совершенно бесполезны, т.к. для полной зарядки батареи током 16А (в сети 230 вольт) потребуется более 8 часов! При зарядке от бытового адаптера током 10А на эту операцию потребуется 12,5 часов. Внизу два контакта для зарядки ПОСТОЯННЫМ током. Это самая прогрессивная технология, т.к. автомобилю не нужно иметь на борту инвертор и постоянный ток «закачивается» напрямую в литиевую аккумуляторную батарею. Проблема в том, что таких скоростных зарядных станций очень мало даже в Европе. Но их активно строят в настоящий момент.

18. e-Golf также может похвастаться полностью светодиодной головной оптикой с источником света расположенном сверху над рефлектором. Но несмотря на высокотехнологичность — качество светового пучка мне не понравилось. Помимо явно фиолетового оттенка, у фар проблемы с равномерностью освещения. Все-таки прожекторная оптика обеспечивает более равномерное освещение дороги перед автомобилем.

19. Как заряжать электромобиль? Очень просто! Вытаскиваем с балкона удлинитель и включаем в него зарядное устройство. Для зарядки требуется ток 10А, столько же, сколько обычный электрический чайник. Время полной зарядки 12,5 часов для полностью разряженной батареи. Приехали вечером домой - поставили автомобиль на зарядку. Как смартфон, всё тоже самое. Причем зарядное устройство защелкивается в гнезде и его нельзя украсть не разблокировав центральный замок автомобиля. Запаса хода в 120 км это более чем достаточно на один рабочий день для поездок даже по такому большому городу, как Москва. И никакие скоростные зарядные станции не нужны. Да, конечно нужен обычный многоэтажный паркинг (или обычный гараж) с электрической розеткой, ведь не у каждого есть возможность вытащить удлинитель из окна и понятное дело, что делать так постоянно не стоит.

20. У навигации есть очень крутая функция, применимая только на электромобилях (по причине ограниченного запаса хода для дальних поездок) — динамическое отображение зоны куда можно доехать на текущем заряде (возможно отображение как зоны для проезда в одну сторону, так и просчет возможности доехать в какую-то точку с возвратом обратно).

21. Приехали в загородный дом на один день! Это ровно 80 км от квартиры. Выехали на полном заряде, бодро мчали со скоростью 100-110 км/ч и динамичными ускорениями. Подзаряжали автомобиль в течение 5 часов — успешно вернулись обратно в город. Даже полностью не разрядив аккумуляторную батарею.

22. Наше невероятное путешествие-телепортация на e-Golf в Санкт-Петербург вместе с prohorov. Услуга перевозки автомобиля по железной дороге идеальна для электромобилей. Ведь как иначе затроллить всех телепортацией на расстояние в 700 км за одни сутки на электромобиле, запас хода которого не превышает 150 км? :)

23. В Санкт-Петербурге единственный раз за всё время недельного теста пришлось воспользоваться общественной зарядной станцией. Здесь выделенная мощность более 20 квт и трехфазное подключение, но как я писал ранее — e-Golf просто не может эту мощность использовать из-за однофазного бортового инвертора всего на 16А.

24. Если бы не наклейки на кузове, то отличить обычный Golf от электрического в потоке практически невозможно. Конечно привлекают внимание закрытые колесные диски и передний бампер с U-образными светодиодными ходовыми огнями. Ах да, что касается ощущений от управления. Первое — у e-Golf очень низкий центр тяжести из-за того, что в полу расположена аккумуляторная батарея. Это дает очень интересные ощущения от вождения т.к. у автомобиля не то, что отсутствуют крены, а он просто постоянно «приклеен» к дороге. Паспортное время разгона до сотни — 10 секунд, кажется, что много, но первые 60 км/ч он набирает за 4 секунды и в светофорных стартах он практически всегда будет первым.

25. Еще одно серьезное заблуждение - попытка подсчитать экономическую выгоду от владения электромобилем на текущий момент. Во-первых, технологии постоянно совершенствуются, основной «тормоз» в массовом производстве электромобилей — отсутствие высокоэффективных технологий хранения электрической энергии. В настоящий момент плотность энергии на одну батарейную ячейку составляет 250 Втч/кг, это позволяет выпускать электромобили на базе классических автомобилей с ДВС без существенного увеличения массы и без снижения полезного объема, с запасом хода до 200 км. По мере увеличения плотности энергии в батарерях - будет увеличиваться запас хода электромобилей при той же массе и габаритах аккумуляторной батареи. В развитых странах государство поощряет покупку электромобилей с помощью налоговых вычетов и фактически для владельца стоимость покупки e-Golf примерно эквивалентна покупке обычного Golf с ДВС. Плюс возможность бесплатной парковки, а в некоторых странах и возможность ездить по выделенным полосам для общественного транспорта. В России льгот для владельцев электромобилей меньше. Фактически это только бесплатная парковка на улицах Москвы. Если пользоваться ей постоянно, то это может сэкономить примерно 200 тысяч рублей в год.

26. Что касается эксплуатационных расходов. За 7 дней теста я проехал на электромобиле 725 километров и потратил на «заправки» около 125 рублей (по ночному тарифу для Москвы). И это, с достаточно высоким средним расходом энергии, который составил почти 18 Квтч на 100 км пути (заявленный паспортный расход в идеальных условиях менее 13 Квтч/100 км). Для сравнения, на автомобиле с ДВС на топливо в аналогичных условиях мне пришлось бы потратить не менее 1500 рублей.

27. Кстати, еще e-Golf хорош тем, что выглядит как обычный автомобиль, а то некоторые электромобили выглядят более, чем странно (Nissan Leaf, например) и это отличный выбор для человека, который не хочет выделяться, но при этом хочет ездить на современном высокотехнологичном автомобиле. А знаете, что самое крутое в электромобиле? Отсутствие посторонних шумов. Это только на первый взгляд кажется, что современные ДВС на трассе в экономичном режиме на низких оборотах бесшумны. Стоит прокатиться на электромобиле (в котором тоже хватает посторонних шумов, на самом-то деле), как понимаешь что такое настояшая тишина. И вот даже ради этой тишины стоит покупать электромобиль.

И еще раз напомню — электромобили на текущем этапе развития технологий созданы преимущественно для эксплуатации в городе. На одном заряде e-Golf гарантированно проедет 120 километров. А средняя поездка офисного работника: 40 километров по маршруту дом-работа-дом. И еще остается более 80 километров на поездки по рабочим или личным делам. И зачем вообще нужны общественные зарядные станции?

Несмотря на то, что будущее уже наступило, о VW e-Golf остается только мечтать. Официально в России его не продают и вряд ли будут.