В характеристиках электромобилей обычно указывают две мощности: максимальную и так называемую 30-минутную. Первое значение гораздо выше, поэтому его любят журналисты и продавцы, хотя это, по сути, лишь кратковременная максимальная мощность. Второе значение скромнее, зато электромобиль может поддерживать его долго, минимум полчаса. В таблице ниже я привёл соотношение таких мощностей для трёх популярных электромобилей.
Кстати, 30-минутный лимит мощности может быть как для мотора, так и для батареи.
Для автомобилей таких заморочек нет: условный Kia Sportage может выдавать свои 150 л.с. неограниченное время. Что будет с электромобилем, если долго гонять его с мощностью, выше 30-минутной? Предположу, что узлы начнут перегреваться и электроника принудительно ограничит отдачу мотора. Ну, либо что-нибудь сгорит.
Тут впору ставить крест на электромобилях, ведь получается, что чудовищные цифры мощности из реклам использовать постоянно нельзя. А 30-минутные значения весьма заурядные: ну, что такое 95 л.с. для кроссовера класса Volkswagen ID.4? «Лада Гранта» какая-то…
Но штука в том, электромобилю и не нужна большая мощность. На графике ниже я привёл осреднённые значения мощности при равномерном движении. Они рассчитаны на основе реальных измерений сайта ArenaEV для дюжины электромобилей. Например, крупный Mercedes-Benz EQS на 60 км/час расходует 12,3 кВт*ч/100 км, то есть средняя мощность — 10 л.с. На скорости 90 км/час он потребляет в среднем 18 л.с., на 130 км/час — около 40 л.с.
Другими словами за счёт высокого КПД электромотора и лучшей аэродинамики (гладкое днище и т.п.) при равномерной езде электромобили обходятся сравнительно малой мощностью.
Естественно, если скорость будет расти, мощность круто увеличится: зависимость там почти кубическая. Но поскольку электромобили не предназначены для постоянной езды на скоростях, скажем, 250 км/час, то избыточная мощность длительное время и не нужна.
В принципе, улучшив систему охлаждения и подобрав сечения проводников, можно создать электромобиль, у которого максимальная и 30-минутная мощности не различаются. Так, трёхмоторный HiPhi A может поддерживать пиковые 1287 л.с. длительное время и разгоняться до 300 км/час. Но это, скорее, демонстрация силы, а не решение практической задачи.
Остальные электромобили используют избытки своей мощности сугубо для разгонов. Ниже прикидки для Zeekr 001 с 544-сильным мотором. Время разгона в диапазоне 80-120 км/час я взял из тестов «Авторевю» — 2,6 секунды. Получается, средняя мощность, затрачиваемая на ускорение со значением 0,43g, близка к 400 л.с. При этом для равномерной езды на 120 км/час «Зикру» нужно что-то в районе 35 л.с.
То есть гигантские мощности электромобилей не нужны длительное время: для обгонов и стартов с места разве что. Впрочем, при езде по гоночной трассе или буксовании на внедорожнике, наверное, можно довести электрокар до срабатывания защитной электроники, но надо задаться целью.
Зато по российскому законодательству фискальные расчёты ведутся по 30-минутной мощности, что позволяет экономить на транспортном налоге (если он есть) и ОСАГО. Может быть, при назначении 30-минутной мощности есть и читерство, когда величину занижают специально.
Кстати, самое время начать замерять 30-минутную мощность и у бензиновых автомобилей. Полагаю, там будет немало сюрпризов.
Насколько я понимаю, максимальная мощность замеряется на диностенде, процесс длится порядка одной минуты. Максимальную мощность в течение 30 минут ни один автомобиль не сможет выдавать просто потому, что это — постоянный разгон, и любой автомобиль быстрее упрется в ограничитель скорости. При движении с постоянной скоростью потребляется мощность кратно меньшая. Кстати, это легко можно наблюдать по мгновенному расходу топлива, сравнивая показания «педаль в пол» и поддерживая постоянную скорость.
Так что, я больше склоняюсь к точке зрения, что это производители автомобилей с ДВС нас дурят паспортными значениями мощности, а не производители электричек.
Немного не так. У автомобиля максимальную мощность можно получить на максимальной скорости. Потребности в мощности у автомобиля в принципе выше, плюс она резко растёт с увеличением скорости, примерно в кубической зависимости. То есть если при 130 км/час автомобилю нужно, допустим, 50 л.с., то при 200 км/час — 180 л.с. И у автомобилей никогда не было ограничений по времени езды на максимальной мощности, более того, немецкие автобаны позволяли такой трюк проделывать регулярно. Я и сам пробовал, например, на Skoda Roomster тапка в пол ехать в течение долго времени, это примерно 180 км/час, максимальные обороты, полный дроссель.
Не могу согласиться.
1) Личные наблшюдения. Я разгоняюсь педаль в пол. Расход под 40 л/100км. За пару минут я достигаю максималки (195 км/ч по паспорту), расход падает до 18 л/100км. По-моему, тут очевидно, что на максимальной скорости выдается далеко не максимальная мощность на сколько-нибудь продолжительном отрезке времени.
2) Посмотрим с точки зрения энергозатрат. Для округления, возьмем максимальную мощность 100 кВт. КПД ДВС ~40%. Итого имеем тепловыделение на максимальной мощности ~60 кВт. Вот скажи мне, за счет чего можно отвести такую тепловую мощность на сколько-нибудь продолжительном отрезке времени? Да с таким тепловыделением там минут за 10 всё заклинит/сварится/взорвется.
3) С точки зрения физики. Для равномерного перемещения «тушки» на колесах нужны затраты механической энергии, которые, в первом приближении, зависят от массы и сил сопротивления среды и не зависят от типа двигателя. Т.е., условный крузак и зикр, при одинаковой массе, колесах и скорости (небольшой, чтобы можно было пренебречь аэродинамикой) будут требовать одинаковой мощности. На 60 км/ч это будут несколько десятков кВт.
И в противовес этому большинство электромобилей имеет заниженные показания максимальной скорости, что как раз и объясняется ограничениями по мощности. То есть бензиновая машина мощностью 544 л.с. имела бы максимальную скорость под 300 км/час, но у Zeekr она 200 км/час, для которых не нужно всех 544 л.с., а нужно как раз половину (то есть его 30-минутную мощность). Из-за сильных ограничений по запасу энергии они пока не рождены для езды на предельных скоростях, поэтому для них вопрос в принципе так не стоит. Но, повторюсь, при желании наверняка можно создать электромобиль, которые будет 300 км/час выдерживать длительное время, вопрос только в источнике энергии.
И небольшая поправочка: в отличие от автомобиля у электромобиля максимальная мощность достигается примерно в середине скоростного диапазона, а не на максимальных оборотах. Думаю, если строить электромобиль с максималкой 300 км/час, понадобится хотя бы двухступенчатая коробка передач (чтобы двигатель не вышел из мощностного диапазона).
Тут хочется только заметить, что моментно-мощностная характеристик ЭД и ДВС очень сильно различаются, из-за этого и ездовые повадки автомобилей — разные.
Если посмотреть, например, гонки Теслы и примерно соответствующего классом авто с ДВС, то на старте Тесла всегда впереди, но на некоторой скорости авто с ДВС уже её обходит.
UPD: https://story-fr.ru/wp-content/uploads/7/5/9/7590e630d26bc4b3aec40629d1b34ef9.jpeg
Примерные графики момента и мощности
По разнице характеристик — ну, я об этом и пишу. Если электромобилю сделать коробку передач, он будет рвать автомобиль во всём диапазоне))) Просто пока задачи нет
Юра, ну, давай по порядку.
1) Не совсем корректно по километровому расходу топлива оценивать мощность мотора. На тупом примере поясню: допустим, если у тебя мощность Х кВт, то часовой расход топлива при фиксированном КПД будет какой-то конкретный, ну, пусть Y литров в час. Но километровый расход будет сильно меняться в зависимости от скорости. Я тут не цепляюсь за конкретные цифры, просто сам принцип поясняю.
То есть мощность одна, но километровый расход разный. Километровый расход — не то же самое, что мощность. Вот часовой расход более пропорционален мощности, потому что от скорости не зависит
2) Если мощность мотора 100 кВт при общем КПД 40% выделяемая мощность будет даже 250 кВт (100/0,4). Но не забывай, что на пиковых нагрузках и оборотах львиная доля уходит с выхлопными газами, а они настолько горячие, что металл светится. Мощность системы охлаждения также достаточно велика, но она не так резко зависит от нагрузки и оборотов, то есть при малых нагрузках большая часть может уходить в охлаждайку, а на больших — с выхлопыми газами. А так да, мы уйму энергии тратим на подогрев среды.
Опять же, ты берёшь экстремальные значения, то есть это не какая-то городская езда, это надо по автобану дубасить тапку в пол на большой скорости. То есть обдув радиаторов и системы выпуска там будет приличный, что интенсифицирует отвод тепла. Проверь, это всё считается и проверяется на стендах, а потом на натурных испытаниях. Болиды Формулы 1 тысячи лошадиных сил рассеивают, а там радиаторы с ладонь)
Да в расчетах я ошибся, на деле все гораздо хуже…
Но ты упорно не хочешь понять — максимальная мощность ДВС, на которой, по твоим словам, авто может ехать сколько угодно долго, — это и есть то экстремальное значение, при котором (гражданское) авто с ДВС не сможет двигаться продолжительное время, равено как не могут и электрички.
Юр, ну, я восемь лет эти вопросы изучал, стендовые испытания видел, расчеты проводил. Отбрось сомнения: тепловой режим ДВС рассчитывают на режимах максимальной мощности. Да, просчитывается температура головки поршня, и верхней перемычки между кольцами, и масла, и выпускных клапанов и так далее… Но ДВС обязан работать на внешней скоростной характеристике. Детали раскаляются до сотен градусов, поэтому материалы для огневых поверхностей выбираются с высокими температурными характеристиками. Плюс безусловно система охлаждения рассчитывается. Я, кстати, допускаю что китайские турбо-1,5 мощностью под 200 л.с. не могут их выдавать долго, но в Германии или в Росиии моторы считают из условия, что они должны, условно, на автобане тапка в пол ехать.
Тут другое соображение есть: сделать электромотор, который выдерживает такие нагрузки тоже можно, это вопрос охлаждения и сечения проводников. Просто для э.м. этого пока не надо из-за ограниченного запаса энергии на борту. Им вполне достаточно для езды со скоростями до 200 км ч половинной мощности
3) Сопротивления равномерному движению у электромобиля немного ниже — лучше аэродинамика (не у всех, но в основном). У седанов в основном Сх=0,2, что очень низко по меркам автомобилей.
Отчасти сказываются их обтекаемые формы, но есть ещё два принципиальных момента. У электромобиля меньше радиаторы (они есть, но совсем ничтожные на фоне автомобильных), что сокращает внутренние аэродинамические потери. О них мало знают, но они зачастую очень велики — это продувка подкапотного пространства, это привод вентилятора и так далее.
Кроме того, у электромобиля гладкое плоское днище, что также благоприятно для аэродинамики.
>>>Т.е., условный крузак и зикр, при одинаковой массе, колесах и скорости (небольшой, чтобы можно было пренебречь аэродинамикой) будут требовать одинаковой мощности. На 60 км/ч это будут несколько десятков кВт.
На 60 км/час электромобили расходует где-то 7 кВт. Это легко считается по среднему расходу. Можешь поглядеть тесты, их много, но даже крупные электромобили на 60 км/час расходуют 10-11 кВт*ч. Формула для пересчёта такая: (V [км/час]/100)*Расход [кВт*ч]. Итого 11*60/100= 6,6 кВт
Сходу не нашёл, но вообще видел подобные расчеты и для авто с ДВС.
Там что-то типа Расход * Энергию сгорания топлива * КПД, причем получаем примерно те же цифры.
Ну, давай грубо возьмем расход при 60 км/час в 5 л/100 км, то есть на 100 км выделится мощность 5*0,75*46=172,5 МДж или 48 кВт*ч. То есть на 60 км он потратит около 29 кВт*ч, значит, средняя мощность 39 л.с. Не знаю, верно ли я взял цифру расхода при равномерном движении на скорости 60 км/час, может быть, она чуть поменьше, ну даже если 3 л/100 км, то 23 л.с. Так что в любом случае выше чем у э.м. Но это же естественно: КПД у электромотора в 2-3 раза выше. Те 40% КПД, что ты брал выше, — это фантастическая величина для хорошего дизеля на оптимальном режиме. Опять же, индикаторный КПД бывает выше, а эффективный он всё же с учётом механических потерь не бывает слишком высоким.