Преимущества гибридного привода перед механическим и электрическим

Февраль 17, 2011 |  
Рубрика: Ё-Статьи

Так в чём же преимущества гибридного привода перед механическим и электрическим?! Этот вопрос задают многие, но не все знают на него ответ. Попробуем разобраться на простых доводах и примерах.

Сначала следует сказать о существующих конфигурациях силовых установок в приводе гибридных автомобилей.

В параллельном гибриде (англ. parallel hybrid) приводить в действие автомобиль могут как двигатель внутреннего сгорания (ДВС) так и электродвигатель, есть также режимы движения когда два двигателя совместно передают необходимый крутящий момент на колёса. Чаще всего в такой схеме ДВС, электродвигатель и коробка передач соединены автоматически управляемыми муфтами.

Мягкий параллельный гибрид (англ. mild parallel hybrid). Автомобили с этой схемой могут тронуться с места только с помощью ДВС и используют электродвигатель, прежде всего, когда ДВС требуется дополнительная мощность. Как правило, это компактный электродвигатель с мощностью не больше 20 кВт. В его функции входит обеспечение режима auto-stop/start (автоматическое выключение ДВС и возможность быстрого запуска) во время движения накатом, торможении или остановки. Также электромотор используется для режима рекуперативного торможения.
Последовательно-параллельная схема (англ. series-parallel hybrid) распределяет мощность тяги между двумя двигателями через планетарный делитель мощности в зависимости от режимов движения. Привод автомобиля на низких скоростях, а также при остановке, происходит только от электродвигателя. Электродвигатель в данной схеме работает только для привода колёс и в режиме рекуперации.

В последовательном гибриде (англ. series hybrid) ДВС вращает генератор, который заряжает батареи и приводит в действие электромотор с передачей крутящего момента в трансмиссию. Таким образом у ДВС в этой схеме нет механической связи с колёсами. Вся его работа направлена на преобразование механической энергии в электрическую. Такой механизм уже долгое время используется на дизель-электрических локомотивах, карьерных самосвалах, морских судах. Фердинанд Порше использовал эту установку в начале XX века в гоночных автомобилях.

Подключаемый гибрид (англ. plug-in hybrid) имеет розетку для подзарядки батарей от внешней электросети. Движение начинается на аккумуляторных батареях, после разрядки которых, включается маломощный ДВС и автомобиль превращается в обычный гибрид. Концепция plug-in hybrid является привлекательной для тех, кто стремится повысить экологичность своего автомобиля на дороге и минимизировать использование ДВС.

Основные преимущества применения гибридного привода заложены в больших возможностях при достижении требуемых технических характеристик. Достижимо это стало благодаря новым технологиям, получившим развитие в последние 10-20 лет. Кроме этого дополнительными преимуществами гибридного привода являются:

1. Экономичность. Применение электропривода позволяет обеспечить снижение расхода топлива на 30% и более в сравнении с традиционными механическими системами, что помимо снижения затрат на топливо обеспечивает соответствующее увеличение максимального запаса хода на одном баке.
2. Компоновочные преимущества. Отсутствие жестких кинематических связей элементов трансмиссии позволяет их применять без существенного изменения существующей компоновки автомобиля. Применение электропривода идеально подходит для многоосных специальных шасси с практически неограниченными возможностями по вариантам базы автомобиля, количеству осей, колесной формулы, типу и расположению энергетической установки (дизельный, бензиновый, газовый ДВС, газотурбинная установка).
3. Увеличение пробега без участия ДВС. Наличие на борту накопителя энергии помимо существенного увеличения экономических (уменьшение расхода топлива и соответственно рост максимального запаса хода на одном баке) и динамических характеристик транспортного средства позволяет обеспечить пусть и ограниченный, но важный пробег с выключенной или вышедшей из строя энергетической установкой.
4. Увеличенное полезное пространство салона. За счёт использования электромеханической трансмиссии, автомобиль освобождается от компонентов системы привода, в котором размещались механические детали. За счёт уменьшенных габаритных размеров силовой установки сокращается объём подкапотного пространства. Отсюда салон автомобиля становится просторнее, чем в машине с традиционным приводом, что является дополнительным преимуществом перед автомобилями в габаритах данного класса.
5. Возможность автоматизации. По своей сути привод электротрансмиссии является полностью автоматическим. Все воздействия водителя на органы управления автомобиля преобразуются в электрические сигналы системы управления.
6. Ремонтопригодность. Достигается благодаря модульности конструкции, которой обладает электропривод, и отсутствию механической связи энергетической установки и колёс, что является классическим примером гибридного привода.
7. Режим «электростанция». Энергетическая установка транспортного средства имеет возможность обеспечения внешних потребителей электроэнергией, эквивалентной мощности энергетической установки, что позволяет использовать автомобиль в бытовых условиях как миниэлектростанцию.

Сегодня один из основополагающих векторов перспектив развития автомобильной промышленности направлен на снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. В основном все работы в этом направлении сведены к оптимизации процессов сгорания топлива в двигателе. Однако одной оптимизации ДВС будет недостаточно для достижения заданных параметров. Для решения вопроса экологичности нужно развивать альтернативные схемы привода: электрический и гибридный.

На первый взгляд наиболее экологичным является электрический привод. Но если учесть выбросы при производстве электроэнергии, то возникнет ряд проблем. Когда выпуск электромобилей приобретёт массовый характер, то для зарядки передвигающихся по планете электромобилей придётся увеличить производство электроэнергии в четыре раза, что является практически неразрешимой проблемой.

Кроме этого, в электромобилях и plug-in гибридах как правило используются литий-ионные аккумуляторы, которые имеют ряд преимуществ, но в тоже время и ряд серьёзных недостатков: более высокие выбросы СО2 при производстве, утилизация после окончания срока службы, удорожание автомобиля из-за применения дорогостоящих материалов, ограниченная дальность хода только на батарее, необходимость длительной зарядки, большая масса, неразвитая сопутствующая инфраструктура. Компромиссом указанных недостатков можно считать дальнейшее развитие гибридного транспорта.

У гибридного автомобиля ряд выше изложенных недостатков устранён. Ведь у гибрида на борту, по сути, своя электростанция в виде «ДВС-генератор», которая постоянно работает не только на движение, но и восполняет израсходованную энергию аккумуляторных батарей. А если в конструкции вместо литий-ионных батарей применены суперконденсаторы, то ряд вопросов по экологичности вообще снимается. При опустошении топливного бака заправка осуществляется на ближайшей АЗС и дальнейшее движение можно продолжать.

После детального анализа перспектив развития гибридного транспорта, заявление президента США Барака Обамы о том, что в США к 2015 году будет курсировать миллион электрических автомобилей, кажется слишком оптимистичным. Литий-ионные батареи за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с классическим автомобилем. А ближайших пяти лет будет недостаточно для устранения существующих недостатков даже с учётом новых технологий. Это слишком малый срок, чтобы в заявленных объёмах электрифицировать пусть даже и США, несмотря на значительное финансирование всех видов работ по исследованию и производству.

В ближайшие 10 лет мировые тренды будут развиваться таким образом, что большая часть разработок новых автомобилей пойдёт по пути гибридного привода с энергетической установкой на борту. То есть частичный переход на чисто электрические автомобили возможен, но как промежуточный этап перед массовой гибридизацией. Об этом говорят многие факты по развитию НИ и ОКР мировых автогигантов, причём не только для гражданского транспорта, но и военного. В армиях стран НАТО уже долгие годы ведутся разработки либо стоят на вооружении гибридные транспортные платформы, обладающие рядом преимуществ перед механической трансмиссией.

В тех же США в 2010 году начаты ресурсные и эксплуатационные испытания гибридного армейского грузовика HEMTT A3 американской компанией Oshkosh. В HEMTT A3 установлен дизельный двигатель, вырабатывающий электроэнергию достаточную для привода восьми тяговых электродвигателей для восьми ведущих колёс. А в качестве накопителя энергии используются суперконденсаторы, где накапливается не используемая во время движения электроэнергия. Силовая установка военного грузовика способна вырабатывать до 100 кВт электроэнергии, которая может быть использована для подключения внешних устройств, а генератор выдаёт напряжение в диапазоне 110-480 В и частотой 50 или 60 Гц.

Европейский рынок также пойдёт по пути гибридного транспорта. На это указывают серьёзные заявления фирмы Bosch, которая посвятила этой теме более 30 лет и представила свои разработки уже на серийных автомобилях. В числе первых автомобилей с параллельным гибридным приводом использующих разработки Bosch оказались немецкие Volkswagen Touareg и Porsche Cayenne S. И сегодня компания Bosch не ограничивается только работой с премиум сегментом, она делает ставку на распространение гибридных технологий на все классы автомобилей для максимально быстрого эффекта по защите окружающей среды. Компания ставит в свои планы стать основным поставщиком гибридных компонентов собственной разработки многим автоконцернам.

А теперь о ё-мобиле. В первом российском гибридном автомобиле используется последовательная схема гибридного привода. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания приводит в движение генератор. Электроэнергия от генератора поступает на раскрутку электромоторов, расположенных по одному на каждой оси. Работа силовой установки рассчитана на оптимальную нагрузку (вырабатывается ровно столько электроэнергии, сколько востребовано потребителями). Для обеспечения динамических характеристик (при старте с места, резком ускорении, совершении обгона) дополнительная энергия поступает из суперконденсаторов, которые мгновенно отдают часть накопленного заряда для быстрой раскрутки электродвигателей. После выхода автомобиля в режим движения с постоянной скоростью, суперконденсаторы обладают зарядом в достаточном количестве, чтобы в нужный момент ускорить автомобиль до максимальной скорости. В момент рекуперативного торможения происходит зарядка суперконденсаторов от тяговых электродвигателей. Далее цикл распределения энергии повторяется.

Конструктивное исполнение последовательной схемы ё-мобиля обладает рядом особенностей: оптимизация режимов работы роторно-лопастного двигателя с уменьшением расхода топлива, снижением вредных выбросов и увеличением КПД, а также увеличение внутреннего пространства салона за счёт оригинальной компоновки основных узлов и агрегатов. По числу инноваций в конструкции и достигнутых технических характеристиках ё-мобиль к 2012 году должен стать в один ряд с мировыми лидерами автопрома на пути к глобальной гибридизации.

Рекламный буклет или раскрыты тайны Ё-мобиля

Декабрь 16, 2010 |  
Рубрика: Ё-Статьи

Проект Ё дерзкий по сути

1. В основе — разработки и ноу-хау российских компаний, ученых и изобретателей
2. Создание с «нуля» социально-значимого продукта
3. Минимальные сроки реализации проекта
4. Значительный эффект для целого ряда отраслей отечественной промышленности
5. нестандартные и максимально эффективные принципы создания производства
6. Потенциал создания экспортного продукта

Техническая концепция проекта

Универсальная платформа, предполагающая модульный принцип построения модельного ряда транспортных средств различного назначения и широкие возможности компоновки — варианты колесных формул, расположение осей, и т.д.

Ключевые агрегаты собственной разработки — многотопливный роторно-лопастной двигатель, унифицированные генератор и тяговые электродвигатели, блок силовой электроники.

Последовательная гибридная схема с использованием суперконденсаторов для рекуперации энергии торможения и последующего разгона. Оптимизация режимов работы двигателя позволяет значительно уменьшить расход топлива, снизить вредные выбросы и увеличить КПД.

Максимальное снижение веса благодаря оригинальной конструкции кузова, применению легких компонентов, материалов и новых технологий, с обеспечение необходимой прочности, жесткости, требований безопасности, и, как следствие, высоких экономичности и экологичности.

Обеспечение большого внутреннего пространства за счет оригинальной компоновки и уменьшения размеров агрегатного отсека.

Конструктивное ограничение максимальной скорости до 130 км/час позволяет значительно упростить конструкцию, уменьшить вес, повысить безопасность и снизить затраты на производство.

Созданы новые классы автомобилей:

1. Максимальное внутреннее пространство при минимальных внешних габаритах
2. Максимальная тяга и динамика при минимальной мощности двигателя
3. максимальный экологический стандарт
4. Минимальный вес автомобиля
5. Умышленное ограничение максимальной скорости, повышающее безопасность на дорогах
6. система «умный автомобиль»

Ё-микровэн, характеристики

Ё-микровэн

Габаритные размеры ДхШхВ, мм: 3892 х 1815 х 1611
Снаряженная масса, кг: 700
Полная масса, кг: 1000
Колесная формула: 4х4 (4х2)
Максимальная скорость, км/ч: 130
Время разгона до 100 км/ч, с: 10
Расход топлива: 3,5 л/100 км

Ё-кросс-купе, характеристики


Габаритные размеры ДхШхВ, мм: 4065 х 1832 х 1495
Снаряженная масса, кг: 700
Полная масса, кг: 1000
Колесная формула: 4х4 (4х2)
Максимальная скорость, км/ч: 130
Время разгона до 100 км/ч, с: 8
Расход топлива: 3,5 л/100 км

Ё-фургон, характеристики

Габаритные размеры ДхШхВ, мм: 4200 х 1880 х 1870
Снаряженная масса, кг: 750
Полная масса, кг: 500
Объем грузового отсека, куб.м: 4.0
Колесная формула: 4х4 (4х2)
Максимальная скорость, км/ч: 130
Время разгона до 100 км/ч, с: 15
Расход топлива: 4 л/100 км

Роторно-лопастной двигатель Ё-мобиля

Мощность, кВт: 100
Масса, кг: 35
Топливо: Бензин, дизель, природный газ, пропан-бутан

Основные преимущества:

1. КПД на 10% выше
2. Отсутствие смазки камеры сгорания
3. Ресурс в 2 раза выше
4. В 2-3 раза меньше количество деталей и масса
5. Обеспечивается стандарт EURO-5
6. Масштабируемость для получения модельного ряда от 30 до 1000 кВт

Генератор / Электродвигатель Ё-мобиля

Мощность, кВт: 30
Масса, кг: 20

Основные преимущества:

1. Удельная мощность в 3 раза больше чем у традиционных электродвигателей
2. КПД до 98%
3. Работа в режимах постоянного момента и мощности
4. Минимальные затраты на обслуживание
5. Простая и дешевая конструкция

Энергоустановка (двигатель + генератор) Ё-мобиля

Мощность, кВт: 60
Масса, кг: 80
Возможность масштабирования для получения мощностей: до 3000 кВт

Приборная (информационная) панель Ё-мобиля

Страница 19 из 19« Первая...10...1516171819