Сколько весит двигатель внутреннего сгорания в автомобиле и действительно ли 300 кг аккумуляторов намного больше? [МЫ СЧИТАЕМ]

Недавно мы слышали мнение, что автомобили внутреннего сгорания или подключаемые к электросети гибриды используют энергию более эффективно, потому что «двигатели весят 100 кг, а аккумулятор в электромобиле – 300 кг». Другими словами: нет смысла таскать огромную батарею, идеал – набор в подключаемом гибриде. Именно поэтому мы решили проверить, сколько весит двигатель внутреннего сгорания и посчитать, действительно ли вес аккумулятора является такой проблемой.

Оглавление

• Вес двигателя внутреннего сгорания в зависимости от веса аккумулятора
  • Сколько весит двигатель внутреннего сгорания?
    • Может лучше в подключаемых гибридах? А как насчет Chevrolet Volt / Opel Ampera?
    • А минимальный вариант, например BMW i3 REx?

Начнем с ответа на вопрос, который может показаться очевидным: почему мы рассматриваем саму батарею, если в электромобиле есть еще инвертор или мотор? Мы отвечаем: во-первых, потому что так оно было сформулировано 🙂 Но еще и потому, что аккумулятор составляет значительную часть массы всего электропривода.

А теперь цифры: аккумулятор Renault Zoe ZE 40 полезной емкостью 41 кВтч весит 300 килограмм (источник). Nissan Leaf очень похож. Около 60-65 процентов веса этой конструкции составляют элементы, поэтому мы можем либо 1) увеличить их плотность (и емкость батареи) с небольшим увеличением веса, либо 2) сохранить определенную емкость и постепенно уменьшить вес батареи. аккумулятор. Нам кажется, что автомобили Renault Zoe мощностью до 50 кВтч пойдут по пути 1, а затем по пути 2.

В любом случае, сегодня аккумулятор весом 300 килограммов позволяет проехать 220-270 километров в смешанном режиме. Не так уж мало, но поездки по Польше уже надо планировать.

> Электромобиль и путешествие с детьми – Renault Zoe по Польше [ВПЕЧАТЛЕНИЯ, тест дальности]

Сколько весит двигатель внутреннего сгорания?

Renault Zoe – автомобиль сегмента B, поэтому лучше всего использовать двигатель от автомобиля аналогичного сегмента. Хорошим примером здесь являются двигатели TSI концерна Volkswagen, которые производитель хвастался своей компактной и чрезвычайно легкой конструкцией. И действительно: 1.2 TSI весит 96 кг, 1.4 TSI – 106 кг (источник, EA211). Поэтому мы можем предположить, что небольшой двигатель внутреннего сгорания на самом деле весит около 100 кг.. Это в три раза меньше, чем у батареи.

Только то, что это только начало взвешивания, потому что к этому весу нужно добавить:

• смазочные материалы, потому что двигатели всегда взвешиваются всухую – несколько килограммов,
• Система вытяжкипотому что без них нельзя двигаться – несколько килограммов,
• радиатор охлаждающей жидкостим, потому что ДВС всегда преобразует более половины энергии из топлива в тепло – десяток + килограмм,
• топливный бак с топливом и насосомпотому что без них машина не поедет – несколько десятков килограммов (падает во время движения),
• коробка передач со сцеплением и масломПотому что сегодня только у электромобилей одна передача – несколько десятков килограммов.

Веса неточные, потому что их нелегко найти. Однако вы можете видеть, что весь силовой агрегат сгорания легко проникает в 200 килограммов и приближается к 250 килограммам. Разница в весе между двигателем внутреннего сгорания и аккумулятором в нашем сравнении составляет около 60-70 кг (20-23 процента веса аккумулятора), что не так уж и много. Мы ожидаем, что они будут полностью уничтожены в ближайшие 2-3 года.

Может лучше в подключаемых гибридах? А как насчет Chevrolet Volt / Opel Ampera?

Вольт / Ампер – очень плохой и неблагоприятный пример для тех, кто считает, что «лучше носить с собой двигатель внутреннего сгорания, чем 300-килограммовую батарею». Почему? Да, двигатель внутреннего сгорания автомобиля весит 100 кг, но трансмиссия в первых версиях весила, заметим, 167 кг, а с модели 2016 года – «всего» 122 килограмма (источник). Его вес обусловлен тем, что это интересный образец передовой техники, сочетающей в одном корпусе несколько режимов работы, различными способами связывая двигатель внутреннего сгорания с электрическим. Добавим, что большая часть коробки передач была бы лишней, если бы в машине не было двигателя внутреннего сгорания.

После добавления выхлопной системы, охладителя с жидкостью и топливного бака мы легко можем достичь 300 килограммов. С более новой трансмиссией, потому что со старой мы перепрыгнем этот предел на несколько десятков килограммов.

> Chevrolet Volt выпадает из предложения. Также исчезнут Chevrolet Cruze и Cadillac CT6

А минимальный вариант, например BMW i3 REx?

Фактически, BMW i3 REx – интересный пример: двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает только как генератор энергии. У него нет физической возможности приводить в движение колеса, поэтому сложная и тяжелая коробка передач Volt здесь не нужна. Двигатель имеет объем 650 куб.³ и имеет обозначение W20K06U0. Что интересно, его производит тайваньская Kymco..

Двигатель внутреннего сгорания BMW i3 REx расположен слева от коробки с подключенными оранжевыми высоковольтными кабелями. За коробкой находится глушитель цилиндрической формы. Внизу картинки вы видите аккумулятор с элементами (c) от BMW.

В Интернете сложно найти его вес, но, к счастью, есть способ попроще: достаточно сравнить вес BMW i3 REx и i3, которые отличаются только генератором энергии сгорания. В чем разница? 138 килограммов (технические данные здесь). В этом случае масло в двигателе уже есть, а топливо в баке. А лучше такой двигатель возить, а может аккумулятор 138 килограмм? Вот важная информация:

• в режиме непрерывной подзарядки АКБ шумит двигатель внутреннего сгорания, поэтому тишины электрика нет (но выше 80-90 км / ч различия уже не заметны),
• в режиме почти разряженной зарядки АКБ мощность ДВС недостаточна для нормальной езды; машина с трудом разгоняется выше 60 км / ч и может сбавлять скорость на спусках (!),
• в свою очередь, эти 138 кг двигателя внутреннего сгорания теоретически * можно было бы обменять на 15-20 кВтч батареи (19 кВтч батареи Renault Zoe, описанной вверху), чего было бы достаточно, чтобы проехать еще 100-130 км.

Электрический BMW i3 (2019) имеет запас хода около 233 километров. Если бы использовалась дополнительная масса двигателя внутреннего сгорания BMW i3 REx (2019), машина могла бы проехать 330-360 километров на одной зарядке.

Выбираем батарейки. Плотность энергии в клетках постоянно увеличивается, но для продолжения работы должны быть люди, готовые платить за переходные этапы.

> Как с годами менялась плотность аккумуляторов и действительно ли мы не добились прогресса в этой области? [МЫ ОТВЕТИМ]

*) Аккумулятор BMW i3 заполняет практически все шасси автомобиля. Современные технологии производства элементов не позволяют заполнить пространство, оставшееся от двигателя внутреннего сгорания, аккумулятором емкостью 15-20 кВтч, потому что его недостаточно. Однако с этой избыточной массой год за годом можно лучше справляться, используя элементы с все более высокой плотностью энергии. Произошло это в поколениях (2017) и (2019).

Вступительное изображение: Audi A3 e-tron, подключаемый гибрид с двигателем внутреннего сгорания, электродвигателем и аккумуляторами.

Это может вас заинтересовать: