Ездим на батарейках
Аверин Сергей, Acronis
Зачем?
Технические характеристики
• Тяга прямо с места и плавность хода
• Отсутствие коробки передач (либо она сильно проще)
• Высокий КПД
• Экологичность и бесшумность
• Сильно проще и дешевле инфраструктура
• Универсальность в источниках энергии
Ровная полка момента
ДВС
Электромотор
Конструкция
Конструкция
Надежность:
Силовая установка: 20 движущихся частей против ~1000 у ДВС
Отсутствуют:
– Масляный насос
– Сцепление
– Ремень навесного
– Датчики температуры/кислорода на впуске и выпуске
– Турбина, форсунки, насос, рампа впрыска топлива (60—1000 атм.)
– Выхлопная система — рекуперация газов, катализатор, глушитель
Новые возможности
• Новые конструктивные решения
• Новые места применения
• «Вечный двигатель»
Pozihff bike №5, Тернополь, Украина
Honda UNI-CUB
Vivax Alpha
Greyp G12S
Solar Impulse 2
Энергоэффективность
Суточное потребление электроэнергии
Ночная зарядка
• Снижать генерацию дорого и сложно (см. ГАЭС)
• Большинство авто/мототехники стоит ночью на стоянке
• Выравнивание ночного потребления — все экономят
Метан
Метан ->
водород
Дизель Бензин
Бензин
электро
гибрид
Метан->
электро
Экологичность
Экология
• Чище воздух в городах
• Минимум шума
• Нет протечек масел (почти)
• Меньше расходников (металл, резина, пластик)
• Производство лития споставимо по грязности с добычей нефти
• Переработка батарей (литий, в отличие от бензина, никуда не
улетучивается)
Выбросы эквивалента CO2/км в пересчете на л/100 км
5,88

л/100 км
11,7

л/100 км
4,12

л/100 км
И еще
• 1 зарядка электровелосипеда = 3,5 р
• 1 зарядка Lada Ellada = 80,5 р
• 1 зарядка Tesla Model S P90D = 315 р
• а на работе — бесплатно =)
Виды электротранспорта
Моноколесо
Мини-гироскутер
Скейт/лонгборды
Самокат (внезапно)
Средний гироскутер
Велосипед
Мопед
Скутер
Мотоцикл
Автомобиль
Квадрокоптер
Ground carver
Трайк
беговая

дорожка
Разная экзотика
«Малыши»
Большие
самокаты,
малые
велосипеды
Большие
велосипеды
Мопеды
Мотоциклы

и авто
Запас хода 10—20 км 15—40 км 25—60 км 60—150 км 150+ км
Скорости 5—10 км/ч 15—30 км/ч 15—40 км/ч 30—80 км/ч 30—130 км/ч
Можно носить ✓ ✓ (✓)
Нужен гараж (✓) ✓
Экипировка (✓) ✓ ✓
Тротуары ✓ ✓ ✓ (✓)
Метро, в зданиях ✓ (✓)
Дороги (✓) ✓ ✓ ✓
Лес, горы, спорт ✓ ✓ (✓)
Применение
Прогулки,
гаджет
Прогулки, езда
до/от метро
Прогулки, спорт,
ТС
Спорт, ТС Спорт, ТС
«Малыши»
Большие
самокаты,
малые
велосипеды
Большие
велосипеды
Мопеды
Мотоциклы

и авто
Запас хода 10—20 км 15—40 км 25—60 км 60—150 км 150+ км
Скорости 5—10 км/ч 15—30 км/ч 15—40 км/ч 30—80 км/ч 30—130 км/ч
Можно носить ✓ ✓ (✓)
Нужен гараж (✓) ✓
Экипировка (✓) ✓ ✓
Тротуары ✓ ✓ ✓ (✓)
Метро, в зданиях ✓ (✓)
Дороги (✓) ✓ ✓ ✓
Лес, горы, спорт ✓ ✓ (✓)
Применение
Прогулки,
гаджет
Прогулки, езда
до/от метро
Прогулки, спорт,
ТС
Спорт, ТС Спорт, ТС
Суровая реальность
препятствия и ограничения электротранспорта
Моторы
• Сталь из мотора не убрать — килограммы
• Магниты дороги и не российские — $
• Производить моторы дешево можно только большими тиражами
• Высокоэффективные моторы редки и дороги (поэтому крупные
компании делают их сами)
Электроника
• Высокоэффективные мощные транзисторы все до 100 В
• Сложный софт — дорогая разработка
• Все электронные компоненты импортные
Юридический аспект
• Строгость европейских законов —> 99% это движки 250 Ватт
• Зато на автомобили — льготы
• Российские законы гуманны, но создают серую зону
• Хотелось бы разного рода послаблений, как в Европе
• Много сопутствующих проблем
Батареи
Tesla Model S P85
85 КВт*ч — 544 кг
Brammo Empulse R
10,2 КВт*ч ~ 60 кг
Китайский эвел
минимум 0,4 КВт*ч и 3 кг
Место под батарею
Гироскутер
Самокат
Мини велик
Велосипед
Злой велик
Мопед
Макси-скутер
Мини мотоцикл
Злой мотоцикл
Nissan Leaf
Tesla S
Вес батареи/снаряженная масса, %
0 10 20 30 40
Мировая добыча лития
2 %
3 %
9 %
11 %
37 %
38 %
Чили
Австралия
Китай
Аргентина
Зимбабве
Португалия
Бразилия
United States Geological Survey Agency 2013
Ограничения по батареям
• Запас хода
• 100…150 км — достижимо
• 200…300 км — сложно и дорого (пока только Тесла)
• как у бензиновых авто (500+) — пока нереально
• Дорого, импортное (Лиотех банкрот)
• Безопасность: опасное напряжение, пожароопасно, нужна защита от КЗ,
переразряда, перегрева, деформации
• Химия: время заряда минимум 1 ч, плохая работа в морозы
Стандарты
8 специальных + 5 обычных
Инфраструктура
Инфраструктура
• Нет массовой доступной зарядной инфраструктуры (кроме США)
• На даче Теслу не зарядишь
• Коммерческий интерес под вопросом
• Зато обычных розеток сильно больше, чем бензоколонок
• Нужны скоординированные усилия компаний и государства
Ждет ли нас
электрическая революция?
Все не так просто
Политически рисково
• Первую попытку быстро административно свернули
• Массово батареи делают в 3-4 странах
Емкость/вес и емкость/объем
Рост с емкости/веса с годами
2020
Падение цены во времени
Сегодня ~0,2 $/Вт*ч, а нужно 0,1
30% электромобилей к 2040
Когда?
Полностью — совсем долго
Существенная часть:
• В богатых странах — скоро
• В бедных — если придумают дешевые батареи (15+ лет)
• В остальных
• если государство нажмет
• или придумают более емкие… (10+ лет)
• или долговечные батареи (20+ лет)
Ростки революции
Harley-Davidson Livewire
Quant-e
Tesla Gigafactory
Про велосипеды
Rocket science warning
Контроллер
Батарея
Мотор
Ручка газа
Моторы
Прямого привода
Редукторный
Моторы
• 3 фазы
• Датчики угла поворота
• Термодатчик
• У редукторных свободный накат
Мощность
Прямой привод
Редукторные
250 8000500
Ватт
1000 3000
Спортсмен
50 см3

скутер
125 см3

мотоцикл
6000
Батареи
Li-po Li-ion
Батареи
• У Li-ion банок емкость/вес лучше, но между ними всегда есть
пустоты
• Нужна защита от деформации и воды
• При большой нагрузке греются, нужны зазоры или охлаждение
• Обязательно нужна защитная электроника
Электроника
Китай
Россия
Электроника
• Диапазон напряжений: 24—100В (редко до 130В)
• Различаются по мощности, функционалу
• Чаще всего делятся на «трапециевидные» и «синусные» (по
алгоритму управления)
• Многие умеют тормозить мотором, заряжая батарею
• За $ — экранчик, bluetooth, и т.д.
Конструкция
Мотор-колесо сзади
Мотор-колесо спереди
Миддрайв
Вело Мото
12—16”, 15 км/ч
подвеска
все ямы твои
20”, 25 км/ч
26”, 30 км/ч
27.5”, 45 км/ч
накат
27.5”, 45 км/ч
подвескаподвеска
24”+26”, 50 км/ч
устойчивость

на скорости
удобство
мягкость хода,

сцепление
24”, 80 км/ч
26”, 60 км/ч
крепкая вилка
24”, 60 км/ч
рама-короб
мотоамортизатор
мото 17”+ вело 24”,
70 км/ч
длинноходная
подвеска
мотоколесо
воздушная
амортизация
26”, 80 км/ч
мотоседло
мотовилка
Мото 21”, 80 км/ч
Цифры
Вес: 12—70 кг

(разгон, управляемость, подъем руками)
Скорости: 25—100 км/ч

(долгосрочно <80)
Скорость/мощность/вес
5 кг
10 кг
15 кг
20 кг
1500 Вт
3000 Вт
4500 Вт
6000 Вт
долгосрочная скорость, км/ч
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Требуемая мощность
Скорость/мощность/вес
5 кг
10 кг
15 кг
20 кг
1500 Вт
3000 Вт
4500 Вт
6000 Вт
долгосрочная скорость, км/ч
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Требуемая мощность Минимальный вес батареи (и цена)
1450$
450$
200$
Пробег на 1000 Вт*ч (5 кг)
18 км
35 км
53 км
70 км
1500 Вт
3000 Вт
4500 Вт
6000 Вт
постоянная скорость, км/ч
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Требуемая мощность Пробег
151719
22
27
32
38
50
66
2× против 4×
Цифры
Вес: 12—70 кг

(разгон, управляемость, подъем руками)
Скорости: 25—100 км/ч

(долгосрочно <80)
Расход: 12—55 Вт*ч/км

(33—72 км)
Время заряда:

40 мин — 2,5 часа
400 Вт*ч, 1,8 кг
4000 Вт*ч, 18 кг
Личный опыт
построения велосипедов =)
Задача
• Пробки
• Платная парковка в центре
• Ездить на работу на велосипеде, через парк
• 14 км — ногами долго, потеешь
• прикидочно нужны мотор 1—1,5 КВт и батарея на 500 Вт*ч
Ура, поехало!
Первые выезды
• Подвеска почти не работает, надо менять
• Задняя камера и спицы не выдерживают
• Переднее колесо надо шире и крепче
• Тормоза почти не тормозят =)
• Батарею нужно вдвое больше
• И багажничек…
Характеристики
• Скорость: 50 км/ч долгосрочно
• Батарея: 1000 Вт*ч 5,8 кг
• Запас хода на практике: 30—60 км
• Рекуперация: 5—7% от емкости батареи
• Вес: 37 кг
Экономия или хобби?
С текущими ценами на компоненты — хобби
Если купить бензиновый скутер, разница окупится лет за пять
+Меньше расходников
+Выше надежность
+Самостоятельный ремонт
+Можно хранить дома
+Можно ездить по тротуарам и велодорожкам
Что дальше?
Спасибо!
Продолжение на митапе через 5 минут в А-1.6
@ryba_xek
ryba.xek Слайды, предыдущие доклады:
http://averin.ru/slides/
http://slideshare.net/rybaxeks@averin.ru
ryba_xek

Ездим на батарейках / Сергей Аверин (Acronis)