Электромобиль: устройство, принцип работы, инфраструктура

Энтони Джутон, Ксавье Рейн, Валери Совант-Мойно, Франсуа Орсини, 
Кристель Сабер, Седдик Бача, Оливье Бету, Эрик Лабуре

ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ:  
устройство, принцип работы, 
инфраструктура

TECHNOLOGIES  
des voitures Électriques

Motorisations, batteries, hydrogène, 
recharge et interactions réseau

Préfaces de Patrick Bastard, directeur
de la recherche, Groupe Renault
et Carla Gohin, vice-présidente
Recherche et Innovation, Stellantis

Anthony Juton, Xavier Rain, Valérie Sauvant-Moynot,  
François Orsini, Christelle Saber, Seddik Bacha,  
Olivier Bethoux, Éric Labouré

Москва, 2022

ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ: 
устройство, принцип 
работы, инфраструктура

Предисловия Патрика Бастарда, директора 
по исследованиям компании Groupe Renault,  
и Карлы Гохин, вице-президента по исследованиям 
и инновациям компании Stellantis

Энтони Джутон, Ксавье Рейн, Валери Совант-Мойно, 
Франсуа Орсини, Кристель Сабер, Седдик Бача,  
Оливье Бету, Эрик Лабуре

УДК   629.331
ББК   39.33
Д42

Д42   Энтони Джутон, Ксавье Рейн, Валери Совант-Мойно, Франсуа Орсини, 
 Кристель Сабер, Седдик Бача, Оливье Бету, Эрик Лабуре
Электромобиль: устройство, принцип работы, инфраструктура / пер. 
с франц. В. И. Петровичева. – М.: ДМК Пресс, 2022. – 440 с.: ил.

         ISBN 978-5-93700-101-6

Эта книга – результат работы большой группы исследователей и инженеров 
Groupe Renault. Рассмотрены различные варианты архитектуры 
автомобилей, водородные топливные элементы, детально описаны 
компоненты силовой установки электромобиля, аккумуляторы, зарядные 
станции, а также взаимодействие с энергосистемой. Рассказано об 
экосистеме электромобилей, экономических и экологических аспектах 
развития. 
Издание предназначено широкому кругу читателей, желающих лучше 
понять суть новой технологической революции – переход от бензинового 
и дизельного транспорта к электрическому. Также может быть 
полезно автолюбителям, рассматривающим приобретение электромобиля 
и желающим разобраться, что у него под капотом.

Copyright originally published in France as: Technologie des voitures électriques. Motorisations, 
batteries, hydrogène, interactions réseau By Olivier Bethoux, Valérie Sauvant-Moynot, Anthony 
Juton, Seddik Bacha, Christelle Saber, Xavier Rain, Eric Labouré, François Orsini

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой 
бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения 
владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность 
технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать 
абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство 
не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

ISBN 978-2-10-081806-8 (англ.) 
 © Dunod 2021, Malakoff
ISBN 978-5-93700-101-6 (рус.)   
 © Оформление, перевод на русский язык, 
   издание, ДМК Пресс, 2022

Оглавление

Предисловие от издательства .......................................................... 13
Благодарность ................................................................................... 14
Список сокращений .......................................................................... 15
Предисловие ...................................................................................... 16
Примечание переводчика ................................................................ 20
Введение ............................................................................................ 21
Электромобиль – будущее автомобильной отрасли? .................... 21

В.1. Электрифицированные транспортные средства: гибридные,  
электрические, водородные ........................................................................................... 22
В.1.1. Микрогибридизация с помощью стартер-генератора (S&S) ....................23
В.1.2. Частичные гибриды (MHEV) ........................................................................24
В.1.3. Полные гибриды (HEV) ................................................................................25
В.1.4. Заряжаемый от электросети гибридный электромобиль (PHEV) .............27
В.1.5. Электромобиль с увеличенным запасом хода на электроэнергии  
(EREV) .............................................................................................................28

В.1.6. Аккумуляторный электромобиль (BEV) ......................................................30
В.1.7. Электромобиль на топливных элементах (FCEV) .......................................30

В.2. Рынок электромобилей в 2020 г. ...............................................................31
В.3. Действительно ли электромобиль оказывает положительное 
воздействие на окружающую среду? ........................................................33
В.3.1. Городской транспорт ....................................................................................35
В.3.2. Электромобили среднего и премиум-класса..............................................36
В.3.3. Автобус ..........................................................................................................37
В.3.4. Коммунальные услуги – грузовые автомобили ..........................................37

В.4. Является ли электромобиль экономически выгодным? .........................39

В.4.1. Городской транспорт ....................................................................................39
В.4.2. Автомобили среднего и премиум-класса ...................................................40
В.4.3. Автобус ..........................................................................................................41
В.4.4. Коммунальные службы – грузовые автомобили ........................................41

В.5. Достаточно ли сырьевых ресурсов для массового развития 
электротранспорта? ...................................................................................42
В.5.1. Медь ...............................................................................................................42
В.5.2. Литий .............................................................................................................42
В.5.3.  Кобальт .........................................................................................................43
В.5.4. Редкоземельные металлы ............................................................................44

В.6. Заключение ............................................................................................................................. 45

Часть I 
Современное состояние и перспективы в области 
электромобилей ................................................................................ 47

Глава 1. Характеристики тягового электродвигателя ................... 48

 Оглавление

Глава 2. Текущие решения в области двигателей 
для электромобилей ......................................................................... 52

2.1. Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами ..................52
2.2. Асинхронный электродвигатель ................................................................................. 58
2.3. Синхронный двигатель с фазным ротором .............................................67
2.4. Заключение ................................................................................................72

Глава 3. Современное состояние и перспективы технологий 
двигателей для электромобилей ...............................................................73

3.1. Магнитные материалы ..............................................................................73

3.1.1. Введение ........................................................................................................73
3.1.2. Магнитомягкие ферромагнитные материалы ...........................................73
3.1.3. Магнитотвердые ферромагнитные материалы: постоянные магниты ...76

3.2. Обмотка электромашин переменного тока .............................................78

3.2.1. Введение ........................................................................................................78
3.2.2. Укладка обмоток в выемки ..........................................................................78
3.2.3. Зубчатые обмотки .........................................................................................81

3.3. Способы охлаждения электрической машины ........................................83

3.3.1. Введение ........................................................................................................83
3.3.2. Воздушное охлаждение открытых электромашин .....................................85
3.3.3. Водяное охлаждение закрытых электромашин .........................................89
3.3.4. Охлаждение диэлектрической жидкостью (маслом) .................................90
3.3.5. Сравнение эффективности охлаждения электромашин  
в зависимости от конструкции и жидкостей ..............................................91

3.4. Нетрадиционные типы электромашин: синхронные машины  
с двойным возбуждением и машины с осевым потоком ........................93
3.4.1. Синхронные электромашины с двойным возбуждением .........................94
3.4.2. Электромашины с осевым потоком ............................................................95

3.5. Заключение ................................................................................................96

Глава 4. Силовая электроника и ее перспективы .......................... 97

4.1. Подробно об инверторе напряжения .......................................................97

4.1.1. Назначение инвертора .................................................................................97
4.1.2. Традиционное устройство и ключевые параметры инверторов ............100
4.1.3. Составные элементы стоимости оборудования .......................................101

4.2. Пределы возможностей текущих решений по интеграции ..................103

4.2.1. Уменьшение количества разъемов и электромагнитных помех .............104
4.2.2. Старение изоляторов и подшипников ......................................................106
4.2.3. Рабочее напряжение ...................................................................................107
4.2.4. Перспективы с точки зрения разделения обмоток электромашины ......108

4.3. Полупроводники с широкой запрещенной зоной .................................108

4.3.1. Сравнение физических свойств различных полупроводников  
силовой электроники ..................................................................................109

4.3.2. Направления исследований по интеграции компонентов  
с широкой запретной зоной в электромашины ........................................112

4.4. Заключение ..............................................................................................114

Оглавление  7

Часть II 
Современное состояние и перспективы совершенствования 
батарей электромобилей ................................................................ 115

Глава 5. Принцип работы и характеристики  
литий-ионной батареи ................................................................... 117

5.1. Общий принцип работы батарей ............................................................117
5.2. Энергия и мощность ................................................................................120
5.3. История создания литиевых батарей .....................................................121
5.4. Принцип работы литий-ионной системы ..............................................121
5.5. Выбор материала электродов ..................................................................123
5.6. Сепаратор и электролит ..........................................................................126

Глава 6. Производство литий-ионных батарей ............................ 127

6.1. Производство электродов........................................................................127
6.2. Сборка ячейки ..........................................................................................128
6.3. Завершение/тренировка ..........................................................................129
6.4. Сборка аккумуляторной батареи ............................................................130
6.5. Компромисс между мощностью и энергией ..........................................131
6.6. Система управления батареей ................................................................132
6.7. Вторичная переработка и выбросы CO2 .................................................................132

Глава 7. Характеристики современных батарей .......................... 135

7.1. Эффективность .........................................................................................135
7.2. Старение и срок службы батареи ............................................................136
7.3. Безопасность .............................................................................................137
7.4. Зарядка батареи ........................................................................................138
7.5. Стоимость .................................................................................................141
7.6. Производители аккумуляторов (ячеек) ..................................................142

Глава 8. Инновации и перспективы .............................................. 144

8.1. Технологические тенденции будущего ..................................................144
8.2. Перспективы совершенствования литий-ионных батарей ..................145
8.3. Твердотельные литиевые батареи ..........................................................147

8.3.1. Материалы...................................................................................................148
8.3.2. Промышленное производство твердотельных батарей ..........................150

8.4. Литий-серные (Li-S) батареи ...................................................................152
8.5. Литий-воздушные батареи .....................................................................154
8.6. Заключение ..............................................................................................155

Часть III 
Современное состояние и перспективы зарядных устройств 
электромобилей .............................................................................. 157

Глава 9. Инфраструктура и зарядные станции ............................ 159

 Оглавление

9.1. Стандартизация зарядной инфраструктуры ..........................................160
9.2. Инфраструктура зарядных станций электромобилей ...........................163

9.2.1. Обычная точка зарядки (переменный ток, от 1,8 до 22 кВт) ...................164
9.2.2. Точка быстрой зарядки (43 кВт переменного тока – 50 кВт  
постоянного тока  350 кВт) ...........................................................................................166

9.2.3. Станция быстрой зарядки ..........................................................................169

9.3. Автомобильные разъемы зарядного устройства и протоколы связи 
с электромобилем .....................................................................................172
9.3.1. Стандарт CCS Combo 2 ................................................................................174
9.3.2. Стандарт CHAdeMO ....................................................................................177
9.3.3. Другие форматы..........................................................................................178

Глава 10. Современные проводные зарядные устройства 
электромобилей .............................................................................. 180

10.1. Типы зарядных устройств .....................................................................181
10.2. Электромагнитная совместимость и безопасность зарядных  
устройств ...................................................................................................184

10.3. Примеры бортовых зарядных устройств ..............................................189

10.3.1. Электромобиль Nissan Leaf: автономное бортовое зарядное  
устройство, изолированное от сети ...........................................................189

10.3.2. Электромобиль Renault ZOE: бортовое нереверсивное зарядное 
устройство .................................................................................................................................190

10.3.3. SOFRACI: реверсивное бортовое зарядное устройство,  
интегрированное в тяговую цепь ..............................................................192

10.4. Станции быстрой зарядки постоянным током высокой мощности...194

10.4.1. Структурная схема зарядного устройства ...............................................194
10.4.2. Использование модульной силовой электроники .................................197
10.4.3 Зарядные кабели с жидкостным охлаждением .......................................198
10.4.4. Шина постоянного тока или шина переменного тока ...........................199

Глава 11. Перспективные технологии ........................................... 202

11.1. Новые технологии ..................................................................................202

11.1.1. Полупроводники с широкой запретной зоной .......................................202
11.1.2. Зарядка аккумуляторов от 800 В ..............................................................203
11.1.3. Совместимость фильтров подавления электромагнитных помех ........204

11.2. Перспективы развития зарядных устройств ........................................204

11.2.1. Стандарт ChaoJi как эволюция стандартов CHAdeMO и GB/T ...................204
11.2.2. Автоматическая зарядка ..........................................................................205
11.2.3. Бесконтактная зарядка .............................................................................207
11.2.4. Протокол Plug and Charge .........................................................................207
11.2.5. Технология V2G / связь с инфраструктурой ............................................208

Глава 12. Бесконтактная зарядка электромобилей ...................... 209

12.1. Некоторые примеры реализации бесконтактных зарядных  
систем ........................................................................................................210
12.1.1. Статическая зарядка .................................................................................210
12.1.2. Динамическая зарядка .............................................................................211

Оглавление  9

12.2. Стандарты инфраструктуры зарядки электромобилей .......................213
12.3. Физический принцип индукционной передачи энергии ...................214

12.3.1. Случай одиночной катушки .....................................................................214
12.3.2. Случай магнитного взаимодействия нескольких катушек ....................215

12.4. Физический принцип передачи энергии по индукции ......................215
12.5. Системы индукционной передачи электроэнергии ............................218

12.5.1. Общая архитектура системы передачи электроэнергии .......................218
12.5.2. Электрическая схема зарядного устройства и характерные формы 
сигналов .......................................................................................................219

12.5.3. Вывод уравнений и импедансов ..............................................................220
12.5.4. Реализация магнитной связи двух катушек ...........................................220
12.5.5. Размерный фактор силовой электроники  
и потери преобразователя ..........................................................................220

12.5.6. КПД передачи электроэнергии ................................................................221
12.5.7. Общие характеристики индукционной системы передачи энергии ....223

12.6. Заключение .............................................................................................225

Часть IV 
Электромобиль и электросеть ....................................................... 227

Глава 13. Новый потребитель электроэнергии ............................ 228

13.1. Преамбула ...............................................................................................228
13.2. Новая тема для многих заинтересованных сторон .............................229
13.3. Краткое содержание ...............................................................................230
13.4. Определения ...........................................................................................230

13.4.1. Подключение зарядного устройства к дому/зданию (V2H/B) ...............230
13.4.2. Работа в качестве резервного источника электроэнергии ....................231
13.4.3. Питание потребителей на природе, работа в качестве автономной 
генераторной установки (V2-Load) .............................................................231

13.4.4. Зарядка другого электромобиля (V2-Vehicle) .........................................231

Глава 14. Проблемы электросети ................................................... 232

14.1. Введение .................................................................................................232
14.2. Проблемы баланса между поставкой и спросом на электроэнергию ...234

14.2.1. Потребление электроэнергии электромобилями ...................................234
14.2.2. Потенциальные проблемы на уровне электрической системы ............236
14.2.3. Управление зарядкой электромобилей и интеграция в электросеть 
возобновляемых источников энергии .......................................................237

14.2.4. Вопросы динамики и краткосрочного баланса энергосистемы ............239

14.3. Потенциальные проблемы транспортной электросети ......................240
14.4. Интеграция электротранспорта в распределительную сеть ...............242

14.4.1. Точки зарядки, интегрированные в существующий объект 
электропотребления ...................................................................................243

14.4.2. Пункты зарядки, требующие создания нового подключения  
к электросети ...............................................................................................246

14.4.3. Пункты зарядки электромобилей для дальних поездок ........................248

 Оглавление

14.4.4. Развитие зарядной инфраструктуры, интегрированной в локальную 
электросеть  .................................................................................................249

14.4.5. Финансовые последствия интеграции электротранспорта ...................252

14.5. Островные электросети .........................................................................253
14.6 Инновационная экосистема на пути индустриализации ....................254

Глава 15. Возможности и их реализация ...................................... 255

15.1. Введение .................................................................................................255
15.2. Является ли технология электромобилей зрелой? ..............................255
15.3. Крупномасштабная интеграция возобновляемых источников  
энергии ......................................................................................................257
15.3.1. Масштабное собственное потребление ...................................................258
15.3.2. Местный уровень ......................................................................................258
15.3.3. Управление на уровне электросистемы ..................................................259

15.4. Предоставление сетевых услуг ..............................................................260

15.4.1. Общие положения .....................................................................................260
15.4.2. Национальный уровень – транспортная электросеть ............................260
15.4.3. Местный уровнь – распределительная сеть ............................................261
15.4.4. Местный уровнь – прочие функции ........................................................262

15.5. Реализация технических решений .......................................................264

15.5.1. Еще раз о функциях, которые необходимо реализовать .......................264
15.5.2. Распределение ролей ................................................................................265
15.5.3. Объекты, необходимые для реализации скоординированной  
сетевой услуги .............................................................................................266

15.5.4. Некоторые нормативные аспекты...........................................................268

15.6. Заключение .............................................................................................269

Часть V 
Современное состояние и перспективы дорожных  
транспортных средств на топливных элементах ........................ 271

Глава 16. Устройство и принцип работы системы топливных 
элементов ......................................................................................... 275

16.1. Топливный элемент для тягового применения ...................................275

16.1.1. Технические характеристики ...................................................................275
16.1.2. Принцип работы топливной ячейки и следствия из него .....................276

16.2. Компоненты топливного элемента ......................................................283

16.2.1. Мембрана ..................................................................................................284
16.2.2 Активный слой электрода .........................................................................285
16.2.3. Диффузионный слой электрода ...............................................................287
16.2.4. Биполярные пластины..............................................................................288

16.3. Система топливных ячеек .....................................................................289

16.3.1. Воздушный канал системы ......................................................................289
16.3.2. Водородный канал системы .....................................................................291
16.3.3. Канал электрического тока ......................................................................295
16.3.4. Тепловой канал .........................................................................................302

Оглавление  11

16.3.5. Эффективность системы ВТЭ ...................................................................303

Глава 17. Перспективы развития топливных элементов 
и водородной инфраструктуры электротранспорта ................... 305

17.1. Есть ли перспективы у автомобилей на водородном топливе ............305

17.1.1. Автомобили на водородном топливе: существующие  
демонстрационные проекты ......................................................................305

17.1.2. Транспортные средства на водородной энергии: уровень зрелости 
технологических разработок и связанные с ними тенденции ................310

17.2. Развитие инфраструктуры .....................................................................315

17.2.1. Производство водорода ............................................................................316
17.2.2. Хранение водорода ...................................................................................323
17.2.3. Транспортировка водорода ......................................................................325
17.2.4. Распределение, максимально приближенное к потребителю ...............326
17.2.5. Безопасность .............................................................................................327

Заключение и перспективы:  
общие размышления о месте водорода в электромобильном 
транспорте ....................................................................................... 330

Приложения ..................................................................................... 333

Приложение 1. Электромоторы электромобилей ........................ 334

П1.1. Основные законы электромагнетизма ................................................334

П1.1.1. Понятие поля: электрическое поле .........................................................334
П1.1.2. Проводимость, электрическое сопротивление, электрический ток 
и закон Ома .................................................................................................336

П1.1.3. Магнитное поле, магнитная индукция ...................................................338
П1.1.4. Ферромагнитные материалы, понятие насыщения ..............................340
П1.1.5. Явление индукции, закон Ленца–Фарадея ............................................342

П1.2. Общий принцип создания крутящего момента и классификация 
электрических машин ..............................................................................342
П1.2.1. Введение ...................................................................................................342
П1.2.2. Механизмы создания электромагнитного момента .............................343
П1.2.3. Классификация электромашин ...............................................................346

П1.3. Создание вращающегося поля статора в электромоторе  
переменного тока .....................................................................................346
П1.3.1. Введение ...................................................................................................346
П1.3.2. Принцип создания вращающегося поля статора ...................................347

П1.4. Синхронные электромашины с невозбужденным ротором ..............355

П1.4.1. Введение ...................................................................................................355
П1.4.2. Принцип работы синхронного электромотора с переменным 
магнитным сопротивлением .....................................................................356

П1.4.3. Моделирование в синусоидальном установившемся режиме 
синхронной электромашины с переменным сопротивлением ...................358

П1.4.4. Стратегии управления и построение графиков характеристик 
синхронных электромашин с переменным магнитным  
сопротивлением ..........................................................................................360

 Оглавление

П1.5. Синхронные электромоторы с возбуждением магнитного поля  
в роторе .....................................................................................................362
П1.5.1. Введение ...................................................................................................362
П1.5.2. Принцип работы синхронных электромоторов с возбуждением  
ротора и гладкими полюсами ....................................................................363

П1.5.3. Моделирование синхронных электромоторов с возбужденным  
ротором с гладкими полюсами в синусоидальном установившемся 
режиме .........................................................................................................365

П1.5.4. Стратегии управления и графики характеристик синхронных 
электромашин с обмотками возбуждения и гладкими полюсами ..........367

П1.5.5. Тяговые электромоторы с магнитным возбуждением ротора .............371

П1.6. Асинхронные электромашины .............................................................373

П1.6.1. Введение .................................................................................................................................373
П1.6.2. Принцип работы асинхронной электромашины ...................................374
П1.6.3. Модель электромашины в синусоидальном установившемся  
режиме .........................................................................................................377

П1.6.4. Стратегии управления асинхронной электромашиной  
и графики характеристик ...........................................................................382

П1.7. Введение в управление тяговыми электрическими машинами ........385

Приложение 2. Введение в силовую электронику ....................... 389

П2.1. Основы электронного преобразования электроэнергии ...................390

П2.1.1. Управление потоком электрической энергии ........................................390
П2.1.2. Ограничение эффективности использования энергии .........................391
П2.1.3. Модуляция в силовой электронике .........................................................392
П2.1.4. Общий принцип работы электронного преобразователя мощности ...393
П2.1.5. Частный случай преобразования DC-DC ..............................................................394
П2.1.6. Компоненты силовой электроники – коммутационная ячейка ...........395
П2.1.7. На пути к биполярной системе ................................................................402

П2.2. Потери в силовых электронных преобразователях ............................409

П2.2.1. Потери проводимости .............................................................................409
П2.2.2. Коммутационные потери ........................................................................410
П2.2.3. Максимальные значения рабочего тока и частоты коммутации  
силовых компонентов ................................................................................411

П2.3. Электронные преобразователи энергии в электромобилях ..............413

П2.3.1. Тяговый инвертор и инвертор компрессора теплового насоса ............413
 П2.3.2. Реверсивный преобразователь DC-DC, регулирующий  
напряжение питания инвертора ...................................................................................413

П2.3.3. Бортовое зарядное устройство ................................................................414
П2.3.4 Преобразователь постоянного тока из высоковольтной сети  
батареи в низковольтную сеть электромобиля .........................................416

Список используемой литературы ................................................ 418

Предметный указатель ................................................................... 438

Предисловие от издательства

Отзывы и пожелания
Мы всегда рады отзывам наших читателей. Расскажите нам, что вы думаете 
об этой книге – что понравилось или, может быть, не понравилось. Отзывы 
важны для нас, чтобы выпускать книги, которые будут для вас максимально 
полезны.
Вы можете написать отзыв или оставить комментарий к книге в разделе 
«Отзывы и рецензии». Также можно послать письмо главному редактору по 
адресу dmkpress@gmail.com; при этом укажите название книги в теме письма. 
Если вы являетесь экспертом в какой-либо области и заинтересованы в 
напи сании новой книги, заполните форму на нашем сайте по адресу http://
dmkpress.com/authors/publish_book/ или напишите в издательство по адресу dmkpress@
gmail.com.

Список опечаток
Хотя мы приняли все возможные меры для того, чтобы обеспечить высокое 
качество наших текстов, ошибки все равно случаются. Если вы найдете ошибку 
в одной из наших книг – возможно, ошибку в основном тексте или програмном 
коде, – мы будем очень благодарны, если вы сообщите нам о ней. Сделав это, 
вы избавите других читателей от недопонимания и поможете нам улучшить 
последую щие издания этой книги. 
Если вы найдете какие-либо ошибки в коде, пожалуйста, сообщите о них 
главному редактору по адресу dmkpress@gmail.com, и мы исправим это в следующих 
тиражах.

Нарушение авторских прав
Пиратство в интернете по-прежнему остается насущной проблемой. Издательства 
ДМК Пресс и Dunod очень серьезно относятся к вопро сам защиты 
авторских прав и лицензирования. Если вы столкнетесь в интернете с незаконной 
публикацией какой-либо из наших книг, пожалуйста, пришлите нам 
ссылку на интернет-ресурс, чтобы мы могли применить санкции.
Ссылку на подозрительные материалы можно прислать по адресу электронной 
почты dmkpress@gmail.com.
Мы высоко ценим любую помощь по защите наших авторов, благодаря которой 
мы можем предоставлять вам качественные материалы.

Благодарность

Авторы благодарят за советы и тщательную корректуру Иссама Багдади, Жю-
льена Бернара, Фабьена Буджемаа, Дидье Деруи, Эммануэль Лансель-Бель-
тран, Мохамеда Габси, Эммануэля Хоанга, Кристиана Моги, Фредерика Ма-
залейрата, Седрика Нуйана, Хавьера Охеду, Масато Оригути, Оливье Плуа и 
Бернара Саху.

AC: переменный ток
DC: постоянный ток
LCA: анализ жизненного цикла
AME: комбинированный мембранный 
электрод
BEV: аккумуляторный электромобиль
BMS: система управления батареями (СУБ)
CEM: электромагнитная совместимость 
DWPT: система динамической индукционной 
зарядки
EnR: возобновляемые источники энергии
EREV: электромобиль с увеличенным автономным 
ходом 
FCEV: электромобиль на топливных элементах

GaN: нитрид галлия
GRD: оператор распределительной сети
GRT: оператор транспортной сети
HEMT: транзистор с высокой подвижностью 
электронов
HEV: гибридный электромобиль
IGBT: биполярный транзистор с изолированным 
затвором
LFP: литиевая, железная, фосфатная (тип 
батареи, в которой положительный 
электрод изготовлен из этих материалов)

MOSFET: металлооксидный полупроводниковый 
полевой транзистор
NCA: никель, кобальт, алюминий (активный 
материал положительного 
элект рода литиевых батарей, состоящий 
из этих трех элементов)
NMC: никель, марганец, кобальт (активный 
материал положительного 
элект рода литиевых батарей, состоящий 
из этих трех элементов)
PCI: низкая теплотворная способность
PCS: высокая теплотворная способность
PHEV: заряжаемый от электросети гибридный 
электромобиль
PPE: государственная энергетическая политика 

RMS: среднеквадратичное значение 

Список сокращений

RPD: общественная распределительная 
электросеть
S&S: автомобиль со стартер-генератором 
SEI: 
защитный 
слой 
отрицательного 
электрода 
Si: кремний 
SiC: карбид кремния 
Smart Grid: сеть, оптимальным образом 
объединяющая производителей и потребителей 
электроэнергии
V2G: технологии взаимодействия электромобиля 
с электрической сетью (от 
автомобиля в сеть)
VE: электрифицированные автомобили 
(гибридные и аккумуляторные электромобили)

VER: Rechargeable Electrified Cars (заряжаемые 
гибридные автомобили и аккумуляторные 
электромобили)
WLTC: стандартизированный цикл тестирования, 
используемый процедурой 
WLTP
WLTP: Всемирная согласованная процедура 
испытаний легковых автомобилей

ВТЭ: водородный топливный элемент/
ячейка
ДВС: двигатель внутреннего сгорания
ШИМ: широтно-импульсная модуляция
ЭМС: электромагнитная совместимость
СДПМ: 
синхронный 
электродвигатель 
с постоянными магнитами
СДФР: 
синхронный 
электродвигатель 
с фазным ротором 

Предисловие

Электричество и автомобиль появились вместе в конце XIX века. Оба изобретения, 
несомненно, оказали наибольшее влияние на наши индуст риальные общества. 
И все же, несмотря на робкую помолвку в 1880–1890-х гг., которую двигатель 
внутреннего сгорания и экспансия нефтяной промышленности вскоре 
свели на нет, понадобилось более ста лет, чтобы эти две отрасли промышленности 
воссоединились и возобновили брак, который на этот раз оправдает 
ожидания.
Электромобиль вышел из ниши, в которой он был заперт на протяжении 
многочисленных экспериментов, приведших лишь к созданию прототипов и 
небольших серий в течение XX века. В последние годы происходит быстрый 
рост рынка электромобилей, а также количества коммерческих моделей, которые 
сейчас присутствуют в каталоге большинства производителей автомобилей, 
что является явным признаком смены парадигмы.
Дело в том, что переход с двигателя внутреннего сгорания на электродвигатель – 
это не просто технологический вопрос. Это целая экосистема, 
которую нужно переосмыслить. Речь идет не только о замене двигателя внутреннего 
сгорания электродвигателем, бака – аккумулятором, системы впрыска – 
инвертором… Электромобиль – это еще и целая инфраструктура зарядных 
станций, которую необходимо развивать; и, что более неожиданно, это также 
невероятная «системная» возможность, которую необходимо использовать, 
поскольку развитие возобновляемых источников энергии и развитие электротранспорта 
могут дополнять друг друга, совместно уменьшая углеродный 
след производства электроэнергии и эксплуатации наземного транспорта. 
Краеугольным камнем этих двух основных преобразований нашего общества 
(электротранспорт и возобновляемые источники энергии) является проблема 
хранения электроэнергии. При этом становится ясно, что аккумуляторные технологии 
не только стали предметом масштабных академических исследований, 
но также представляют собой большие промышленные проблемы, которые 
Европа хорошо осознала и больше не может оставлять лидерство странам 
Азии. Это огромная проблема для наших инженеров и исследователей, но тем 
более для наших компаний, потому что речь идет о переходе от исследований 
к массовому производству.
Помимо глобальной экосистемы, электрификация автомобилей также основана 
на овладении технологиями, которые исторически не были автомобильными: 
электромоторы и силовая электроника теперь являются полем 
деятельности для инженеров-мотористов. И это настоя щая революция для 
автомобильной промышленности, которая более ста лет основывалась на 
использовании нефти! Здесь снова очевидно, что технологические изменения 
представляют собой реальную проблему для производителей автомобилей 
и поставщиков оборудования. И все же нет другого выбора, кроме как 
очень быст ро совершить переход, потому что всем известно, что периоды 

Предисловие  17

технологичес ких прорывов открывают неожиданные возможности для новых 
игроков, в то же время ослабляя старых игроков, которые должны управлять 
трансформацией своих активов и переобучением своих команд. Здесь Европа 
также должна проявлять инициативу, дабы не допустить, чтобы промышленная 
инфраструктура, выстроенная вокруг производства автомобильных 
двигателей, рухнула под тяжестью этой великой трансформации. У нас есть 
сильные стороны, и преобразования уже идут полным ходом, но конкуренция 
будет жесткой!
Если автомобильная промышленность меняется форсированными темпами 
путем электрификации автомобилей, если целая экосистема развивается вокруг 
электромобилей, давайте никогда не упускать из виду цель, которая сама 
по себе оправдывает такую революцию: содействие в борьбе с изменением 
климата. Потому что, помимо выбросов загрязняющих веществ (которые значительно 
сократились благодаря принятым нормативным документам, касающимся 
двигателей внут реннего сгорания), нашей целью остается сокращение 
выбросов CO2, достижение чего позволит автомобильной промышленнос ти 
принять участие в решении одной из самых важных проблем, с которыми человечество 
столкнулось в своей истории: совместить экономическое развитие 
с понижением парникового эффекта выбросов газов, чтобы предотвратить 
климатическую катастрофу, омрачающую века прогресса. Поэтому очень важно, 
чтобы электрификация шла рука об руку с защитой и, разумеется, охраной 
окружающей среды. А для этого необходимы технологические решения, которые 
рассматриваются всегда через призму оценки жизненного цикла: от сырья 
до переработки, прохождения всех этапов жизненного цикла электромобилей 
и, что немаловажно, их аккумуляторов. Необходимо должным образом оценить 
реальное воздействие электрификации на окружающую среду. На этом 
этапе давайте проясним: баланс выбросов CO2 на протяжении всего жизненного 
цикла уже в значительной степени склонился в пользу электромобиля по 
сравнению с автомобилями, оснащенными ДВС, когда мы рассматриваем европейскую 
структуру энергопотребления и автомобиль среднего размера. Исходя 
из этого, мы должны и дальше снижать углеродный след, чтобы достичь 
целей, определенных в амбициозном видении европейской «зеленой сделки». 
Если цель действительно состоит в том, чтобы резко сократить выбросы CO2, 
но также и гарантировать эффективный жизненный цикл, то, несомненно, потребуются 
многие технологические инновации, но не только. Нам также предстоит 
построить целую экосистему более эффективной мобильности, вовлекая 
всех частных и государственных игроков, и наконец … научиться менять свои 
привычки. Это еще одна очень важная тема, поскольку ключи к контролю над 
изменением климата в такой же степени в руках потребителей, которыми мы 
все являемся!
Поэтому, читая эти строки, можно подумать, что самые большие проблемы, 
стоящие перед автомобильной промышленностью, состоят в том, чтобы освоить 
новые технологии, внедрить инновации, трансформировать заводы, найти 
свое место в новой экосистеме, снова и снова снижать воздействие мобильности 
на окружающую среду… но на самом деле первая из проблем заключается 
в другом. Вернее, это общий знаменатель всего этого. Первым из вызовов для 
развития элект ротранспорта, который остается единственным краткосрочным 

 Предисловие

и среднесрочным путем разумной и добродетельной мобильности, является 
обучение и развитие навыков. Короче, как всегда, первая проблема в высшей 
степени является человеческой! Потому что если целые поколения инженеров 
готовились к проектированию двигателей внутреннего сгорания, то теперь 
мы должны сделать поворот и усилить динамику проводимой переподготовки, 
чтобы пересмотреть программы начальной подготовки в наших школах и 
университетах. Необходимо подготовить команды в компаниях и даже… развивать 
культуру электрической мобильности и связанных с ней социальных 
проблем среди широкой общественности, чтобы выйти из пристрастных дебатов 
и вернуться к объективным фактам и установленным данным.
В контексте происходящих глубоких преобразований эта книга многих авторов 
выходит вовремя, чтобы привнести свой вклад в здание знаний, которое 
нам теперь необходимо обновить, а затем расширить! 

Патрик Бастард,
директор по исследованиям, Groupe Renault

***
Со времен Кюньо в 1769 г. с его «паровой повозкой» автомобиль продолжал 
эволюционировать и совершать прорывы как в своих технологиях, так и в способах 
производства и использования. 
Первоначально он был предметом любопытства, роскоши, а затем досуга, но 
очень быстро стал основным компонентом развития наших индустриальных 
обществ, средством перемещения людей и товаров. В последние годы он также 
стал центральным объектом в законодательной деятельности, касающейся 
энергетических интересов и вопросов, относящихся к окружающей среде. 
Предложенная вниманию читателей книга появилась в конце цикла развития 
тепловых двигателей и, вероятно, на рубеже новой революции: электромобили 
и технологии, которые они воплощают, находятся на заре серьезного 
развития. Этот новый электромобиль коренным образом изменит нашу жизнь 
и наши привычки к передвижению, нашу экономику, нашу промышленность, 
наши энергетические системы и окружающую среду.
Масштаб преобразований вызовет сложности для всех заинтересованных 
сторон: производителей автомобилей, операторов мобильной связи, операторов 
дорожной инфраструктуры и энергетических компаний, лиц, принимающих 
политические решения, автовладельцев, прос тых граждан...

 
 Сложные энергетические вопросы: будет ли у нас достаточно электроэнергии, 
возобновляемых источников энергии, будут ли наши электросети 
устойчивыми? Как будет развиваться структура энергетики и 
производственные сектора? Как будут сосуществовать электричество и 
водород?
 
 Сложные вопросы экологии: являются ли обещания «чистоты» электромобиля 
выполнимыми, если рассматривать весь его жизненный цикл (от 
производства до утилизации)?