Назад

       Гибрид как электростанция на колесах.

Предлагаю вашему вниманию концепт российского гибрида, учитывающий реалии нашей страны. Вообще должен сказать, что, вопреки общепринятому мнению, гибрид в России не просто возможен и нужен. «Правильный» гибрид в России вполне может стать более массовым видом автомобилей, чем в какой-либо другой стране. Связано это, конечно, не с заботой об экологии. Просто гибридный автомобиль – это фактически электростанция на колесах, позволяющая в неэлектрифицированных, глухих местах РФ, коих у нас более 90% территории, иметь вполне надежное и эффективное электроснабжение. Это позволит и с комфортом путешествовать в самых глухих местах. И, что особенно важно – это позволит гораздо быстрее осваивать пустынные, незаселенные места России, куда еще не ступала нога энергетика.  Кроме того, такие машины очень пригодятся всем, кому нужна электроэнергия в чистом поле для работы – фермеры, строители, военные, дорожники и т.д. Таким образом, задача «гибридизации» российского автопрома не просто актуальна - необходима, а спрос на такой вариант гибрида в России будет, несомненно. Если кто сомневается, возможно ли гибрид использовать как электростанция – сообщу, что владельцы "Тойота Приус" уже давно  научились дорабатывать свои авто именно в этом направлении. Если уж нынешние серийные гибриды такое позволяют, то целенаправленное получение такого варианта гибрида – не вопрос.

Для начала – российский гибрид не должен быть таким, как нынешние японские гибриды. Прежде всего, это касается внедорожных его качеств. Дороги в России известно какие, а значит – российский гибрид должен быть внедорожником, джипом. Или, в крайнем случае, минивэном с хорошими внедорожными качествами – например, как Мицубиси Делика. То есть – обязательно большой дорожный просвет и полный привод. Благодаря некоторым особенностям конструкции, описанным ниже, сильно отличающим предлагаемый российский гибрид от существующих, реализовать это будет вполне возможно.

 Рассмотрим некоторые детали.
Двигатель  - рассмотрим бензин, (хотя можно  и дизель). Итак - двигатель бензин, от 2 до 2,5 литров, инжектор - само собой. Привод ГРМ - ремень однозначно. Можно 2-вальный, благо джип машина  высокая, вода вряд  ли сможет попасть в воздуховод и загнуть клапана (болезнь 16-клапанников). Привод двигателя должен сразу на идти переднюю ось  (через КПП, естественно). Смазка двигателя - думаю, нужен дополнительный электромаслонасос, как на некоторых джипах – «Чероки», например. Увеличивает ресурс весомо. Ну и автоматический подогрев масла – обязательно - тоже ресурс - особенно в нашем климате нужен. Электромаслонасос очень полезен  при пуске двигателя - перед пуском он накачивает давление и двигатель пускается с минимальным износом – известно ведь, что "холодный пуск" съедает до 30 % ресурса . При достаточном давлении масла , определяемым по оборотам и нагрузке двигателя, электронасос может отключаться . При повышении нагрузки до критической электронасос включится, добавит давления, поможет механике.

 Электротрансмиссия -  задние колеса приводятся от 2-х электродвигателей постоянного тока со смешанным возбуждением. Такие двигатели не требуют КПП вообще, могут работать на всех скоростных режимах, при трогании развивают бешеный момент (естественно, в пределах своей мощности). На каждый, я думаю, вполне хватит по 15 кВт. Японцы их уже давно в колеса интегрируют, ну и мы можем попробовать, хотя и не обязательно. Само собой, мощная аккумуляторная батарея.
Генератор - 20 кВт, не меньше. Таким образом, у нас получилась полноприводная гибридная машина со смешанным типом трансмиссии - механическая +электрическая трансмиссии. Про генератор - думаю, будет очень хорошо сделать его на основе обычного (ну - почти обычного:) асинхронного 3-фазного двигателя  переменного тока с возбуждением от маленького синхронного 3-фазного генератора, коим является обычный наш автомобильный генератор (с небольшими добавлениями). Таким образом, мы достигаем унификации и еще некоторых целей. Маленький генератор возбуждения должен жестко приводиться от большого, с возможностью регулировки - это нужно для настройки фаз, иначе система работать не будет. Зачем асинхронный двигатель в качестве генератора? Тем, кто понимает в электротехнике, объяснять не надо. Для остальных - такой генератор - в несколько раз надежнее, дешевле, легче(!) и проще, чем обычный, на основе синхронного генератора. Щеток там вообще нет, меди нужно в 1,5 раза меньше. Полученный 3-фазный ток выпрямляется и направляется в электросеть на зарядку аккумуляторов, питание двигателей заднего привода и других потребителей. Поскольку эффективность работы генератора зависит от частоты его вращения (особенно асинхронного), есть смысл рассчитать большой генератор на номинальный режим работы на высоких частотах работы двигателя, когда и нужен мощный генератор, а малый - на низких, когда большой не нужен. При работе двигателя на малых оборотах электроника может отключать большой генератор во избежание ненужных тепловых и вихревых потерь и оставлять только малый - он будет работать, как в обычной машине.
Аккумуляторная батарея. Аккумуляторная батарея у перспективного гибрида должна быть трехкомпонентная. Первые 2 компонента – давно известные химические аккумуляторы. 50% емкости всей АКБ – литий-ионные аккумуляторы. Их емкость на сегодняшний день из расчета на единицу массы наибольшая. Однако у них есть один серьезный минус, особенно немаловажный для нашей страны – при низкой температуре они быстро перестают работать. Поэтому нужен второй химический компонент АКБ – никель-металл-гидридные аккумуляторы. Предполагаемая доля в общей емкости -  около 25%. Поскольку они гораздо менее чувствительны к низким температурам, именно на них выпадает ответственность поддерживать работоспособность автомобильной электросистемы в условиях стоянки при низких температурах и также обеспечить старт двигателя.

   И, наконец – третий компонент – емкостные аккумуляторы, т.е. на электрических конденсаторах.  Дело в том, что КПД химических аккумуляторов заметно падает при превышении рабочего тока более 10% от емкости. Для емкостных же аккумуляторов такой проблемы нет, заряжаются и разряжаются они почти мгновенно, кроме того, конденсаторные аккумуляторы еще  менее подвержены вредному действию низких температур, при которых хим. аккумуляторы замерзают. Таким образом, конденсаторные аккумуляторы можно использовать как демпфер при высоких токах зарядки-разрядки. Потом конденсаторы уже спокойно, не превышая номинального тока, отдают энергию химическим аккумуляторам, поскольку в конденсаторах длительность хранения запасенной энергии значительно меньше, чем в химических. Это дает дополнительную экономию.
Итак, что же мы имеем в такой машине, помимо известных преимуществ  -рекуперации энергии торможения? Благодаря такой смешанной трансмиссии, мы получаем умную машину, самостоятельно стабилизирующуюся электроникой на скользкой дороге и подруливающую в поворотах (реализовано в некоторых новых авто). Стабилизироваться она будет, когда мы входим в поворот - по команде компьютера задний привод начинает притормаживать (возвращая энергию) и выравнивая машину так же, как это делает опытный водитель - очень полезная вещь на скользкой дороге. При желании эту функцию можно отключать. Ну а подруливать - также электроприводом, колесо "внутри" поворота будет притормаживать чуть сильнее, за счет чего машина будет подруливать в поворот.
Да и вообще, такое электроторможение очень хорошо тем, что колеса никогда не блокируются - никакой АБС этого достигнуть не сможет. Хотя АБС, конечно, все равно должна быть - ведь основная (или запасная) тормозная система все равно должна быть.
Помпа ОЖ (охлаждающей жидкости) тоже могла бы быть электрической - хоть и небольшая, но экономия, и двигатель сможет быстрее выходить на номинальный тепловой режим.
Вообще же благодаря наличию мощной электросистемы можно получить много удобных опций. Например, электрообогрев салона - при низких температурах, чтобы не выхолаживать двигатель, на электрообогрев можно возложить основную задачу по обогреву салона. Кондиционер тоже нужно сделать электрическим - такие кондиционеры значительно надежнее и экономичнее обычных.
КПП - логично, конечно, поставить АКПП, причем – вариатор.  
В целом машина получилась в основном асфальтовая, ну что ж - тенденция, однако:). Само собой, есть смысл поставить зарядное устройство, чтобы в местах, где есть электророзетки, быстро подзаряжать аккумуляторы. Это значительно снизит себестоимость поездок. Если маршрут электроджипа будет проходить в основном по городу, на короткие дистанции между остановками, на которых будет возможность подзарядки -тогда машина вообще не будет потреблять бензина! Ну и есть смысл вмонтировать в салоне преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт, чтобы можно было пользоваться в машине обычными бытовыми приборами.
В качестве доп. опции на крыше машины может устанавливаться солнечная батарея, которая сможет постоянно подзаряжать аккумуляторы, экономя бензин. Особенно это удобная вешь в выездах на несколько дней на природу.
Само собой, будущий российский гибрид должен быть напичкан электроникой. НО - на случай ее отказа должен быть предусмотрен вариант временной эксплуатации машины без электроники - в ручном режиме, с возможностью отключения электронного управления.
Хочу еще добавить про электротрансмиссию - про ее большой плюс в плане проходимости. При добавлении очень несложной, копеечной по стоимости автоматики, работающей по зависимости от токов потребления и в обмотке возбуждения тяговых двигателей постоянного тока в приводах задней оси, можно сделать весьма эффективную противобуксовочную систему, превосходящую все известные подобные системы. Такой привод никогда не будет пробуксовывать, и проходимость такой машины будет  - как у самого лучшего джипа - несмотря на АКПП на переднем мосту!

 Химические аккумуляторы есть смысл располагать под полом, наподобие того, как расположен штатный аккумулятор в микроавтобусах, заполняя аккумуляторными контейнерами промежутки между выступающими частями агрегатов под днищем авто. Химические аккумуляторы имеют немалый вес, и таким расположением можно понизить центр тяжести авто и улучшить его устойчивость. А вот емкостные аккумуляторы вес имеют поменьше на единицу емкости, к тому же они все равно, как правило, наборные, и батареи емкостные гораздо проще делать сложной формы, располагать вполне можно в промежутке между внешней и внутренней стенкой салона (так сейчас и делают в некоторых современных гибридах, но с кислотными аккумуляторами -  это опасно). Емкостные же аккумуляторы химически- и взрывобезопасны при повреждении в случае ДТП, в отличии от химических. И еще - было бы очень вежливо по отношению к автолюбителям со стороны производителей гибридов, если бы они ввели унификацию между штатными литий-ионнымии и никель-металл-гидридными аккумуляторами и обычными кислотно-свинцовыми по размеру и расположению контактов. Ведь любой, даже самый продвинутый аккумулятор все равно ресурс имеет значительно меньший, чем вся машина - недолговечны хим. аккумуляторы, я уж не говорю про использование в нашем экстремальном климате. С этим уже начали сталкиваться российские владельцы гибридов - аккумуляторы выходят из строя - а заменить их либо вообще нечем, либо стоит это - сравнимо со всей машиной. В случае же унификации можно просто заменить неисправный штатный аккумулятор на обычный, кислотный, значительно потеряв при этом, конечно, в емкости.

Продажа электрогенераторов в Новосибирске...

Назад (другие идеи)