Гиковский доклад с РИТ 2016 про электротранспорт

1. Ездим на батарейках
Аверин Сергей, Acronis

2. Зачем?

3. 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

4. Ровная полка момента
ДВС
Электромотор

5. Конструкция

7. 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

8. Новые возможности
• Новые конструктивные решения
• Новые места применения
• «Вечный двигатель»

9. Pozihff bike №5, Тернополь, Украина

10. Honda UNI-CUB

11. Vivax Alpha

12. Greyp G12S

13. Solar Impulse 2

14. Энергоэффективность

15. Суточное потребление электроэнергии

16. Ночная зарядка
• Снижать генерацию дорого и сложно (см. ГАЭС)
• Большинство авто/мототехники стоит ночью на стоянке
• Выравнивание ночного потребления — все экономят

17. Метан
Метан ->
водород
Дизель Бензин
Бензин
электро
гибрид
Метан->
электро

18. Экологичность

19. 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)

20. 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

21. 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 =)

22. Виды электротранспорта

23. Моноколесо

24. Мини-гироскутер

25. Скейт/лонгборды

26. Самокат (внезапно)

27. Средний гироскутер

28. Велосипед

29. Мопед

30. Скутер

31. Мотоцикл

32. Автомобиль

33. Квадрокоптер

34. Ground carver

35. Трайк

36. беговая
дорожка
Разная экзотика

37. «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

38. «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

39. Суровая реальность
препятствия и ограничения электротранспорта

40. 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)

41. Электроника
• Высокоэффективные мощные транзисторы все до 100 В
• Сложный софт — дорогая разработка
• Все электронные компоненты импортные

42. 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

43. Батареи

44. Tesla Model S P85
85 КВт*ч — 544 кг

45. Brammo Empulse R
10,2 КВт*ч ~ 60 кг

46. Китайский эвел
минимум 0,4 КВт*ч и 3 кг

47. 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

48. Мировая добыча лития
2 %
3 %
9 %
11 %
37 %
38 %
Чили
Австралия
Китай
Аргентина
Зимбабве
Португалия
Бразилия
United States Geological Survey Agency 2013

49. 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

50. Стандарты

52. 8 специальных + 5 обычных

53. Инфраструктура

54. 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

55. Ждет ли нас
электрическая революция?

58. Все не так просто
Политически рисково
• Первую попытку быстро административно свернули
• Массово батареи делают в 3-4 странах

59. Емкость/вес и емкость/объем

60. Рост с емкости/веса с годами
2020

61. Падение цены во времени
Сегодня ~0,2 $/Вт*ч, а нужно 0,1

62. 30% электромобилей к 2040

63. 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)

64. Ростки революции

65. Harley-Davidson Livewire

66. Quant-e

67. Tesla Gigafactory

68. Про велосипеды

69. Rocket science warning

70. Контроллер
Батарея
Мотор
Ручка газа

71. Моторы

72. Прямого привода

73. Редукторный

74. Моторы
• 3 фазы
• Датчики угла поворота
• Термодатчик
• У редукторных свободный накат

75. Мощность
Прямой привод
Редукторные
250 8000500
Ватт
1000 3000
Спортсмен
50 см3
скутер
125 см3
мотоцикл
6000

76. Батареи

77. Li-po Li-ion

78. 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

79. Электроника

80. Китай

81. Россия

82. 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.

83. Конструкция

84. Мотор-колесо сзади

85. Мотор-колесо спереди

86. Миддрайв

87. Вело Мото

88. 12—16”, 15 км/ч
подвеска
все ямы твои

89. 20”, 25 км/ч

90. 26”, 30 км/ч

91. 27.5”, 45 км/ч
накат

92. 27.5”, 45 км/ч
подвескаподвеска

93. 24”+26”, 50 км/ч
устойчивость
на скорости
удобство
мягкость хода,
сцепление

94. 24”, 80 км/ч

95. 26”, 60 км/ч
крепкая вилка

96. 24”, 60 км/ч
рама-короб
мотоамортизатор

97. мото 17”+ вело 24”,
70 км/ч
длинноходная
подвеска
мотоколесо
воздушная
амортизация

98. 26”, 80 км/ч
мотоседло
мотовилка

99. Мото 21”, 80 км/ч

100. Цифры
Вес: 12—70 кг
(разгон, управляемость, подъем руками)
Скорости: 25—100 км/ч
(долгосрочно <80)

101. 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

102. 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$

103. 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×

104. 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

105. Личный опыт
построения велосипедов =)

106. 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

116. Ура, поехало!

117. 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…

124. 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

125. 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

126. Что дальше?

127. 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