Меню

Автономный автомобиль с генератором

Как тебе такое, Илон Маск? Британцы создали генератор, который делает из любого авто электрокар

Илон Маск больше не самый умный и предприимчивый на планете. Британцы создали устройство, которое превратит любой автомобиль в электрический.

Прощай, Toyota Prius, мы не будем скучать

Технология HPD, которую разработали британцы из Swindon Powertrain, похожа на технологию использования «мягких гибридных систем», которую уже предлагает ряд производителей, в том числе Audi. В базовой конфигурации компактный электрический бесщёточный двигатель на постоянных магнитах, мощностью 110 лошадиных сил, подключается к обычной бортовой сети. Электричество, которое вырабатывается при движении автомобиля, накапливается в специальных встроенных аккумуляторах. Накопленная энергия позволяет автомобилю некоторое время проехать исключительно на электрической тяге.

Китайцы показали конкурента российского Aurus Komendant

Если верить описанию устройства, размеры аккумулятора позволяют установить его на переднюю или заднюю ось любого колёсного транспорта — автомобиля, грузовика, автобуса, квадроцикла. ОЕМ-решение монтируется вместе с традиционной коробкой передач — электродвигатель, по словам разработчиков, не будет вредить уже существующим и используемым автопроизводителями приводам и редукторам, которые устанавливаются на трансмиссионную ось в машинах с задним — «классическим» приводом.

Дешевле, чем бензин? Сколько на самом деле стоит ездить на электромобиле

По своей механике HPD от Swindon Powertrain ничем не отличается от EV-решений для современных гибридных автомобилей — для британского электродвигателя, по словам создателей, можно докупить высоковольтную батарею и зарядное устройство. После таких заявлений возникает закономерный вопрос: а можно ли переоборудовать любую машину в гибрид? Спойлер — можно. И это очень плохая новость для Tesla, Toyota и вообще любого производителя гибридных и электрических систем.

Экономия на покупке гибрида — спорный вопрос, который порождает ожесточённые споры по сей день. Переплатить 20–30% от цены бензиновой машины или на эти же деньги заправляться в течение пары лет? На этот вопрос каждый автомобилист ответит сам. Экономику от владения исключительно электрической машиной по сравнению с бензиновой мы уже считали ранее, и теперь настало время выяснить, есть ли смысл переделывать собственный автомобиль в гибридный. У технологии поддержки бензиновой силовой установки электричеством есть как достоинства, так и недостатки.

Илон Маск, ты доволен? Число электромобилей в России за год выросло вдвое

  • Достоинства. Крутящий момент и сильное ускорение как со старта, так и в движении. Сниженный на 30–40% расход топлива при движении в городе. Снижение износа деталей и экономия на расходных материалах (тормозные диски, колодки).
  • Недостатки. Сложность ремонта и обслуживания гибридных и электрических систем. Повышенный расход заряда батареи в холодное время года. Ненадёжность элементов питания в случае ДТП (возможны возгорания), износ АКБ, выход из строя электродвигателей, небольшой ресурс (до пяти лет у гибридных и электрических систем предыдущего поколения).

Выживаем без нефти. Можно ли ездить на электромобиле в городе?

Директор автосервиса по ремонту и обслуживанию электромобилей Ринат Шайхутдинов отмечает, что главное вложение денег владельцу гибрида или электромобиля предстоит сделать, если из строя выйдет электродвигатель или аккумуляторная батарея.

Замена батареи целиком — удовольствие не из дешёвых. Мы научились менять батареи секциями. Недавний случай — ремонт блоков АКБ у Tesla Model S, которую клиент купил в США с пробегом в 80 тыс. миль [около 130 тыс. километров]. Всего в такой батарее 16 модулей с элементами питания. Мы меняли четыре. Итого вместе с ремонтом и расходными материалами вышло по 1,5 тыс. долларов за блок. Много это или мало, сказать не могу, клиент настоял именно на замене по частям, новую покупать отказался

Директор автосервиса по ремонту и обслуживанию электромобилей

Брать или не брать? Вот в чём вопрос

Самое сложное в истории с электродвигателями от британской Swindon Powertrain — это цена системы. Коммерческий комплект, в который входит только генератор и комплект для подключения установки к автомобилю, стоит 7900 долларов. Это 555 тыс. рублей по курсу на конец мая 2020 года. Производитель заверяет, что автомобиль сразу после установки получает топливную эффективность на уровне современных гибридов, то есть те же (плюс-минус) 20% к топливному циклу в городе. Сложно посчитать, за какое время окупится комплект электрогенератора, но при средних расходах в две-три (реже пять тыс. рублей в неделю) за полный бак бензина речь может идти о временном отрезке примерно в четыре-пять лет, что подталкивает потенциального покупателя системы к той же проблеме, что и владельцев гибридных авто.

Читайте также:  Регулирование напряжением генератора постоянного тока

Директор строительной компании и по совместительству владелец гибридного автомобиля Lexus RX-450h Артур Комков отмечает, что не ощущает особенной разницы между гибридной машиной и внедорожником исключительно с двигателем внутреннего сгорания.

Насколько я понял экономику таких машин, то на гибридах для ощущения эффекта от электрической установки нужно ездить либо мало, либо очень много. У меня дневной пробег по Москве около 30 километров. Это и в пробках постоять, и резкие манёвры с ускорениями. Единственное, что я понял, гибридная силовая установка позволяет существенно снизить вибрации и шумы от автомобиля. По топливной эффективности разница с бензиновой машиной невелика — вместо 15 литров в городе расход 14. В пробках, с включённым климатом и с другими потребителями, батарея «высаживается» очень быстро, и дальше двигатель работает на её зарядку, поэтому экономический эффект слабо прогнозируем

Директор строительной компании и владелец гибридного автомобиля

Первый электромобиль «Лада» продают за миллион рублей

А вот родоначальнику серийных электромобилей Илону Маску, да и всем автомобильным производителям вообще стоило бы напрячься. История с генератором от High Power Density (HPD) от Swindon Powertrain — это скорее не про конечного потребителя как автомобилиста, а про покупку технологий. Инженер-разработчик альтернативных энергетических систем на транспорте Игорь Лошаков отмечает, что от существующих систем, применяемых автопроизводителями, британский генератор выгодно отличается.

Во-первых, он меньше. Его размеры — 44 х 40 сантиметров. Это небольшой ОЕМ-комплект, если говорить о внедрении в серийное производство. Во-вторых, у него высокий КПД. 80 кВт и 136 ньютонов момента — это прилично. Не фантастическая цифра, но очень хорошо

Инженер-разработчик альтернативных энергетических систем на транспорте

По словам Лошакова, с точки зрения удобства использования в серийном производстве британский генератор отличается от существующих «мягких» гибридных генераторов тем, что в нём почти нет трущихся поверхностей, а это положительно влияет на ресурс и, как следствие, на стоимость. Никто из автопроизводителей, кроме Tesla, таких решений в последние годы не предлагал, даже крупные концерны вроде Volkswagen, Volvo или GM не располагают успешными серийными машинами.

Водители Tesla не смогли открыть электрокары из-за сбоя в приложении

Создатель системы электромагнитного демпфирования для колёсной бронетехники Пётр Стожаров по нашей просьбе изучил схему работы британского электромагнитного генератора и пришёл к выводу, что в случае грамотного внедрения такого устройства в серийные автомобили потребность в электрических машинах может исчезнуть на ближайшие десятилетия.

Как мне видится, устройство — это более эффективное, чем ранние гибридные системы, но не до конца продуманное решение. Непонятно, почему его презентовали без накопителя [аккумулятора]. Новейший гибрид хорошо реализован в отечественных автомобилях Aurus — там работает система полного цикла. Есть и выработка электричества, и система хранения. Здесь, как я понимаю, речь идёт только об облегчении пуска двигателя и ускорении, ничего более. Но отсутствие механического трения деталей — это всегда перспективно. Если разработать под такую систему хороший бензиновый двигатель, дать возможность заряжать систему от бытовой сети [так называемая схема PHEV], то электрические машины с их запасом хода в 400 километров не будут нужны потребителю

Изобретатель, создатель системы электромагнитного демпфирования

Обычный среднеразмерный кроссовер (например, Toyota RAV-4 или аналогичный ему) с таким генератором, по словам Стожарова, сможет проехать почти вдвое большее расстояние.

Средний пробег обычного городского кроссовера на полном баке — в зависимости от стиля вождения — около 500 километров. Если интегрировать такой генератор и грамотно распределить систему хранения, то можно добиться практически удвоения этого показателя. 900 километров можно выжать из системы, если пробег исключительно шоссейный. Но это для бюджетного автомобиля весьма неплохо

Изобретатель, создатель системы электромагнитного демпфирования

Другая сторона вопроса, как отметил изобретатель, это удорожание машины из-за появления новой системы. В системе не будет никакого смысла, если с текущей отметки в 1,7 млн за новый импортный кроссовер цена на автомобиль взлетит почти до 3 млн рублей — с учётом почти восьми тыс. долларов и расходов на переоборудование производства.

Идеальный показатель в этом отношении — удорожание стоимости не более чем на 10% в расчёте на один автомобиль. Как отметил Пётр Стожаров, если автогиганты вовремя включатся и купят эту технологию, а затем сумеют интегрировать её в серийное производство без сотен миллионов дополнительных расходов, спрос на электромобили может обрушиться. По крайней мере, до того момента, когда на Земле не закончится нефть.

Читайте также:  Как может заклинить генератор

Источник

Обозрение. Все типы гибридов: Скрестив бензин с электричеством

К сожалению, отменить светофоры, пробки и нерегулируемые перекрестки вряд ли возможно. Значит, автомобили и впредь будут разгоняться и тормозить. А потому идея запасти кинетическую энергию, бесполезно переводимую в нагрев и износ тормозов, чрезвычайно популярна.

«Ультралегкие» гибриды — это изобретение автора. Строго говоря, автомобиль, не использующий электродвигатель для перемещения, гибридом называться не должен. Но все же я буду настаивать на том, чтобы их так называли. Хотя бы потому, что эти машины способны запасать кинетическую энергию, пусть и для других целей. Такие системы применяют в современных БМВ и «Ауди».

Принцип достаточно прост: поскольку генератор отбирает мощность мотора, можно оптимизировать его работу, сняв с двигателя лишнюю нагрузку во время разгона и добавив — при торможении. Во время относительно равномерного движения все зависит от текущего баланса потребителей: если их немного, то вполне хватает возможностей батареи. Как только уровень заряда упадет ниже определенного значения, генератор включится снова. Для этого понадобится продвинутое управление процессом зарядки (необходимо учитывать гораздо больше факторов, чем по силам банальному реле-регулятору, который служит автомобильному делу более полусотни лет) и вдобавок иные характеристики аккумуляторной батареи. Результат действия системы, впервые показанной БМВ как часть концепции эффективной динамики, — снижение расхода топлива на 0,2–0,3 л/100 км и незначительное улучшение разгона.

Ныне подобные устройства нашли применение на БМВ 1-й и 3-й серий, а также на экологичных дизельных «Ауди» с индексом «е». Впрочем, это только начало. Ведь интеллектуальное управление зарядом батареи необходимо и для систем «старт-стоп». Это уже реализовано на 4-цилиндровых БМВ с механическими коробками передач.

«Легкие» гибриды — попытка превратить обычный автомобиль в гибрид с наименьшими затратами. Как любой компромисс, он не лишен недостатков и выделяется в первую очередь неспособностью перемещаться исключительно на электротяге. Тем не менее положительных сторон больше, чем отрицательных: заметное уменьшение расхода топлива в городе и улучшение динамики разгона (имеется в виду прежде всего так называемый rolling start и эластичность). Реальный выигрыш может превышать 20%.

Узнать легкий гибрид можно по незначительной — обычно не более 20 кВт — мощности электродвигателя. Самым коммерчески успешным примером стала, конечно, «Хонда-Сивик Гибрид», с виду почти не отличающаяся от обычного «Сивика». Первое поколение этих машин появилось в 2003 году. Под их капотом 1,8-литровый бензиновый мотор уступил место 1,3-литровому с 15-киловаттным электрическим помощником. Расположенный между мотором и коробкой передач электродвигатель помогал при разгоне и работал в качестве генератора, заряжая никель-металлгидридную батарею напряжением 156 В. Второе поколение машин, выпускаемое с 2006 года, оснастили вариатором и новой системой регулирования фаз газораспределения i-VTEC, которая полностью закрывает клапаны неработающего мотора, уменьшая насосные потери и торможение двигателем. Таким образом, гибридный «Сивик» научился ездить на чистой электротяге, став единственным пока легким гибридом, умеющим это делать.

Похожую схему избрал «Мерседес-Бенц», который собирается в нынешнем году предложить гибридный автомобиль на базе S-класса. На «Мерседес-Бенце S 400 BlueHYBRID» электромотор мощностью всего 20 кВт расположен между бензиновым двигателем и 7-ступенчатым гидромеханическим автоматом. Ездить на электротяге «Мерседес» не умеет, зато оснащен электрическим компрессором кондиционера — значит, не потребуется жертвовать комфортом в пробке или на светофоре, когда бензиновый мотор выключен.

Выигрыш в динамике невелик лишь на первый взгляд. Несмотря на то что электродвигатель развивает всего 20 кВт, его крутящий момент достигает 160 Н.м. Это больше половины того, что дает бензиновый мотор. Соответственно заметен и его вклад в динамике, а не в максималке. Наибольший выигрыш достигается в разгоне с малых скоростей или при обгоне в диапазоне 60–120 км/ч. А вот старт с места практически не меняется — с гидромеханической трансмиссией крутящий момент бензинового двигателя множит гидротрансформатор.

Полноценные, или, как их еще называют, «тяжелые», гибриды умеют ездить, используя и бензиновый, и электрический двигатели, а также сочетание их мощи в любой пропорции. Эти машины сегодня наилучшим образом представлены марками «Тойота» и «Лексус». Стараниями крупнейшего производителя автомобилей и японской корпорации «Айсин» (агрегаты трансмиссии) была разработана одна из наиболее удачных схем. Двигатель автомобиля приводит генератор, занявший в трансмиссионном агрегате место традиционной коробки передач. Но соединены они не жестко, а через планетарный делитель, который, в свою очередь, дает выбор мотору — вращать колеса или генератор. Он же отвечает за пуск двигателя на ходу, ненадолго замыкая трансмиссию.

Читайте также:  Упрощенная векторная диаграмма синхронного генератора

Далее располагается электродвигатель и еще один планетарный редуктор, который работает в режиме двухступенчатой коробки передач, изменяя передаточное число между электродвигателем и трансмиссией. Оказывается, двух передач (1,9:1 и 3,9:1) достаточно для эффективной работы привода во всех диапазонах скоростей. Привычной коробки у автомобиля нет — суммарный крутящий момент бензинового мотора и электродвигателя позволяет обходиться всего двумя ступенями.

В режиме Hybrid выбор — в пользу наиболее экономичного перемещения. Power предполагает максимальное использование электродвигателя как «бустера», улучшающего динамику автомобиля. Зимний режим Snow вводит ограничение по крутящему и тормозному моментам для максимально эффективного сцепления с дорогой. Спортивный режим трансмиссии «Лексуса-LS600h» предлагает восемь уровней торможения двигателем и соответственно скорости и интенсивности реакции на педаль газа, имитируя работу 8-ступенчатой автоматической трансмиссии. При обычном разгоне автомобиль трогается только за счет электродвигателя, а бензиновый мотор подключается по мере надобности.

Система, применяемая компанией «Дженерал моторс» на гибридном вседорожнике «Шевроле-Тахо», несколько иная: в ней отсутствует вторая планетарная передача, но вместо одного электромотора — два, по 22 кВт. Этого достаточно, чтобы бензиновый двигатель обходился без традиционной коробки передач, а автомобиль в целом мог перемещаться исключительно на электротяге. Название 2-Mode Hybrid Transmission означает два режима работы. В первом, при минимальных скоростях и нагрузках, в зависимости от состояния аккумуляторов можно двигаться как за счет одних электродвигателей, так и с помощью бензинового 5,3-литрового мотора. Второй режим работы, напротив, предназначен для движения с высокой скоростью по шоссе: он исключает влияние электродвигателей, что повышает КПД трансмиссии и снижает расход бензина. Более того, при благоприятных условиях автоматика отключает четыре из восьми цилиндров мотора. В таком режиме «Шевроле-Тахо» способен пройти 22 мили на галлоне бензина, что соответствует примерно 10,7 л/100 км. Неплохой результат для автомобиля такого размера!

Их называют range extender (в буквальном переводе — удлинитель). Впрочем, речь идет пока об опытных образцах, которые не подтверждают заявленных характеристик. Гибриды такого класса — это, по существу, электромобили, оснащенные вспомогательным бензиновым или дизельным двигателем.

Основное отличие в эксплуатации — крайне желательна ежедневная подзарядка от сети. Основной режим для «бензоудлинителя» — городской. При запасе хода 100 км и более в ежедневных поездках по городу вообще нет необходимости использовать двигатель внутреннего сгорания. Ну а если электричество «кончится», то бензиновый мотор теоретически в состоянии обеспечить беспроблемное путешествие до ближайшей розетки. Его задача не заряжать аккумуляторы, а лишь поддерживать примерно 30-процентный уровень заряда. КПД невысок, но подразумевается, что «бензиновый» пробег для машины скорее исключение, чем правило. Механической связи с колесами мотор такого гибрида не имеет вовсе, то есть лишается одного из важнейших преимуществ гибридной трансмиссии — улучшения динамики за счет совместной работы электродвигателя и ДВС.

Первым серийным автомобилем этого класса должен стать «Шевроле-Вольт», производство которого обещают начать в 2010 году.

Какая из концепций гибридного привода победит? Однозначного ответа нет. Вполне вероятно, что «бензоудлинители» окажутся востребованными в Северной Америке при доступных ценах на электроэнергию и высоких — на бензин. Гибриды аналогичного типа планирует выпускать и «Мерседес-Бенц». Компоновка его компактных моделей еще много лет назад была сделана с этим прицелом.

Впрочем, еще вероятнее, что дуэт «Тойоты» и «Айсина» окажется более удачливым и им удастся постепенно увеличивать электрическую составляющую гибридных трансмиссий. Прототип «Тойоты-Приус» с возможностью подзарядки уже способен преодолеть на электротяге 10 км в городском цикле. Для полной зарядки батарей от сети 220 В требуется менее двух часов. Автомобиль третьего поколения с литий-ионными аккумуляторами будет способен на заметно лучшие результаты. Подзарядка аккумуляторов от внешнего источника позволяет превратить их из сомнительного накопителя кинетической энергии в реальный «топливный бак» (пусть даже на порядок уступающий бензиновому).

Единственный вопрос, который остается, — цена на бензин. Настоящий кризис оказался экономическим, а не топливным. А когда топливо дешевеет, дорогостоящие программы развития гибридных трансмиссий и силовых установок могут серьезно повредить финансовому здоровью автомобильных производителей.

Источник

Adblock
detector