Будущее за гибридными автомобилями - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Производство и ресурсы

3871
Будущее за гибридными автомобилями

Основные особенности гибридного автомобиля Chevrolet Volt

Высокотехнологичный переднеприводный легковой четырехместный гибридный автомобиль с увеличенным запасом хода Chevrolet Volt производства крупнейшей американской автомобильной корпорации General Motors (см. фото в начале статьи) появился на рынке Америки в конце 2010 г., а спустя год также на европейских рынках. Появление этого автомобиля ознаменовало собой начало разработки нового класса гибридных автомобилей с комбинированным приводом, способных самостоятельно вырабатывать электроэнергию и проезжать значительные расстояния без подзарядки. В 2012 г. автомобиль Chevrolet Volt стал победителем конкурса «Европейский автомобиль года», причем многие эксперты-автомобилестроители по праву считают его воплощенным будущим автомобилей.

В отличие от «обычных гибридов», работающих в основном на двигателе внутреннего сгорания (ДВС), у автомобиля Chevrolet Volt основным двигателем является не ДВС, а тяговый электромотор мощностью 149 л.с. со 75-сильным электрогенератором. В обычном режиме Chevrolet Volt, передвигаясь на запасе энергии аккумуляторов, способен преодолеть до 40...80 км, в зависимости от скорости и манеры вождения водителя. При исчерпании этого запаса в работу вступает вспомогательный 4-цилиндровый бензиновый ДВС с рабочим объемом 1398 куб. см (84 л.с.), который, не вращает колеса напрямую, а вырабатывает электричество для тягового электромотора. С полностью заряженными аккумуляторными батареями и запасом бензина в 35 литров Chevrolet Volt способен преодолеть до 560 км.

Двигатели автомобиля состыкованы через планетарную трансмиссию, что позволяет им работать вместе или отдельно друг от друга в одном из следующих четырех режимов движения: «Normal», «Sport», «Mountain» и «EV Hold». Выбирая один из этих режимов, водитель может управлять автомобилем в любых дорожных условиях. Так, режим движения «Mountain» применяется в основном при передвижении в горах, а режим «EV Hold», позволяющий экономить энергию аккумуляторной батареи, оптимален, например, когда автомобиль заезжает в центр города, где могут быть введены ограничения на вредные выбросы, и ДВС авто выключается из соображений экологии.

Следует отметить, что использование тандема ДВС и электродвигатель в автомобиле Chevrolet Volt позволило сделать машину, разгоняющуюся до 100 км/ч за 9 с и способную двигаться на скорости до 160 км/ч, практически безвредной для окружающей среды: количество выбросов, выделяемых Chevrolet Volt, на порядок меньше, чем у традиционных автомобилей. Еще одним важным преимуществом этого авто является малое (всего лишь 3 ч) время зарядки его литий-ионной аккумуляторной батареи емкостью 16 кВт*ч от обычной электросети (рис.2). В тех случаях, когда зарядка от электросети невозможна, ее можно осуществить от электрогенератора, приводимого во вращение бензиновым двигателем.

При разработке автомобиля Chevrolet Volt конструкторы добились существенного снижения сопротивления кузова воздуху, в результате чего машина, имеющая габариты (ДхШхВ) 4498х1788х1430 мм и колесную базу 2685 мм, приобрела форму седана с плавными обтекаемыми линиями.

Chevrolet Volt оборудован (рис.3) двумя мониторами: одним центральным информационным, отображающим режимы работы двигателей, и другим боковым, занимающим место обычных приборов, на котором отображается как традиционная информация о скорости движения, пройденном автомобилем пути, открытых дверях и т.п., так и данные об общем запасе хода и зарядке аккумуляторов.

 

Технические характеристики гибридного автомобиля Chevrolet Volt

Основные технические характеристики гибридаChevrolet Volt приведены втабл.1.

Гибрид Chevrolet Volt, около 80% деталей кузова которого изготовляются из высокопрочной стали с улучшенными характеристиками и сверхвысокопрочной стали, оснащен системами предупреждения фронтального столкновения и выезда за пределы полосы без включения сигнала. Кроме того, в случае аварии аккумуляторная батарея, защищенная ультрапрочной сталью, может быть легко отключена аварийно-спасательной службой. Предусмотрены также высокоэффективные средства индивидуальной защиты пассажиров. Так, восемь подушек безопасности, расположенных в пассажирском салоне машины, дополняются целым рядом устройств активной и пассивной защиты, обеспечивающих высочайший уровень безопасности. Поскольку двигатель автомобиля работает практически бесшумно при движении от электротяги, то водитель может использовать звуковой сигнал со специальным звуком (чириканьем), предупреждающий пешеходов о приближении автомобиля.

 

Гибридный автомобиль ё-мобиль

Ё-мобиль – проектируемый российский городской гибридный автомобиль, в конструкции которого используется электрическая трансмиссия с комбинированным питанием от электрогенератора, вращаемого газово-бензиновым ДВС и от емкостного накопителя энергии. В автомобиле используется классическая последовательная схема гибридного привода, показанная на рис.4, где обозначены:

- единичными толстыми линиями – механические связи, находящиеся в левой и правой частях схемы;

- тремя параллельными линиями вдвое меньшей толщины – силовая цепь;

- двумя параллельными линиями вдвое меньшей толщины – цепь постоянного тока;

- одной линией – шина передачи данных;

- СПГ – сжатый природный газ (метан).

Из показанной на рис.4 схеме видно, что в ё-мобиле источником механической энергии, приводящим в движение электрогенератор, электроэнергия которого поступает на раскрутку электромоторов, расположенных по одному на каждой оси, служит bi-топливный (бензин и природный газ метан) роторно-лопастной ДВС (РЛДВС). Выбор метана в качестве одного из видов топлива для РЛДВС обусловлен тем, что при работе двигателя на этом топливе в атмосферу выбрасывается минимальное количество углеводорода, что крайне важно с экологической точки зрения.

Для обеспечения требуемых динамических характеристик гибридного ё-мобиля (при старте с места, резком ускорении или совершении обгона) дополнительная энергия к электродвигателю поступает от суперконденсаторов, питающих один электромотор мощностью 20 л.с. у переднеприводного гибрида или два – у полноприводного. В этом случае суперконденсаторы мгновенно отдают часть накопленного заряда для быстрой раскрутки электродвигателей. После выхода автомобиля в режим движения с постоянной скоростью, суперконденсаторы обладают зарядом, достаточным для того, чтобы в нужный момент снова придать автомобилю ускорение для достижения максимальной скорости. В момент рекуперативного торможения суперконденсаторы заряжаются от тяговых электродвигателей гибридного ё-мобиля, и будут готовы для нового цикла разгона автомобиля.

Заявленные по состоянию на 27 сентября 2012 г. основные технические характеристики ё-мобиля, который запланировано выпускать в трех вариантах кузова: минивэн, кросс-купе и фургон, приведены в табл.2.

 

Отличие ё-мобиля от гибридных автомобилей других производителей

Основные из них следующие:

1. У ё-мобиля планируется в 2–2,5 раза уменьшить количество узлов и деталей по сравнению с обычными автомобилями, а также серийно выпускать его в виде модульной конструкции, состоящей из 400 взаимозаменяемых блоков, что позволит упростить производство, обслуживание и ремонт авто.

2. Кузов ё-мобиля, который изначально предполагалось делать цельным пластиковым монококом из ячеистого сотового композита, армированного стекловолокном, по состоянию на начало марта 2012 г. претерпел существенные изменения. Силовой каркас измененного кузова предполагается собирать из 22–24 деталей, отштампованных из композита на основе полипропилена и армированных в объеме непрерывным стекловолокном, что на 30...40% снизит его массу по сравнению с металлическим при тех же прочностных характеристиках и, кроме того, позволит избежать его коррозии.

3. В отличие от гибридов других производителей в ё-мобиле запланировано применение накопителя энергии в виде электрических суперконденсаторов (ионисторов) массой около100 кг, размещаемых под задними сидениями авто.

4. В ё-мобиле предусмотрена поддержка двух самых развитых систем спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS с загрузкой карт в навигационную систему через Интернет или с USB-накопителя. В случае возникновения аварийной ситуации навигационный терминал позволит в автоматическом режиме определять координаты пострадавшего ё-мобиля через спутники системы ГЛОНАСС и передавать данные оператору службы поддержки для уточнения характера происшествия и направления на место ДТП соответствующих служб МЧС, ГИБДД или технической помощи.

5. Впервые в ё-мобиле для совмещения управления большим количеством автомобильных систем используется touchscreen-дисплей, с которого включаются и регулируются основные функции навигации, климат-контроля, мультимедийной системы, мобильного телефона.

6. В ё-мобиле предусмотрена возможность установки электронного модуля распознавания дорожных знаков.

 

Проблемы с серийным производством ё-мобиля

Первоначально разработка российского городского гибридного ё-мобиля, презентация дизайна серийного варианта ё-кроссовера (рис.5), которого состоялась во Франкфурте 12 апреля 2010 г., была начата силами компании «Яровит Моторс», а затем предложена в качестве предмета совместной деятельности российскому миллиардеру Михаилу Прохорову. Ровно через полгода состоялась вторая презентация новых авто, на которой были продемонстрированы российский семейный городской хэтчбэк и молодежный компактный внедорожный кросс-спорт-купе. В июне 2011 г. в Петродворцовом районе Санкт-Петербурга началось строительство первого завода по производству 45 тыс. ё-мобилей, на котором в середине 2012 г. планировалось запустить первое сборочное серийное производство ё-мобилей стоимостью от 12000 USD.

В связи со срывом сроков реализации проекта «Ё-мобиль» произошла смена генерального директора компании «Ё-Авто» (производителя гибрида) и на 2...2,5 года сдвинуты сроки начала серийного производства автомобилей. То есть вместо обещанного начала серийного выпуска новых авто в 2012 г. оно перенесено на 2015 г. При этом существенно (до 15–16 тыс. USD, в зависимости от комплектации) повышается стоимость авто, что вместе с переносом на более поздние сроки начала серийного производства ё-мобилей вызвало массовую критику проекта народного автомобиля.

Основные недостатки ё-мобиля:

1. Низкая пассивная безопасность авто, а также низкая безопасность при его переворачивании, причем результаты испытаний безопасности авто все еще не обнародованы.

2. Поскольку в анонсируемых ходовых характеристиках автомобиля не учтены расходы энергии на питание системы управления, фар, кондиционера и других внутренних систем, то емкость суперконденсаторов, рассчитанная для идеальных условий вождения авто, может оказаться недостаточной для российских автодорог, что приведёт к заметному дефициту мощности и снижению скорости автомобиля.

3. Отказ от дешевых комплектаций выводит ё-мобиль из категории «доступных» городских автомобилей.

4. Использование в ё-мобиле двигателя зарубежного производства идёт в разрез с идеей создания российского автомобиля, на 90% состоящего из отечественных комплектующих.

5. У роторно-лопастного двигателя, рассматриваемого в качестве одного из будущих основных вариантов двигателя, в ходе испытаний выявился недостаточный ресурс, и он требует серьезной доработки.

 

Все же, по мнению многочисленных сторонников российского ё-мобиля, он по всем статьям представляет собой настоящую революцию в автомобилестроении. Что же касается отмеченных выше недостатков этого авто, то за время, оставшееся до начала серийного производства ё-мобиля, их ещё можно устранить.

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus