05 липня 2011 р ТРВ № 82, c. 7, "Авто"

«Бач ти - сказав один другому-он яке колесо! що ти думаєш, доїде те колесо, якщо б сталося, в Москву або не доїде? »-« Чи доїде »- відповідав інший. - «А в Казань-то, я думаю, не доїде?» - «У Казань не доїде», - відповів другий. Цим розмова і скінчився.

Н.В. Гоголь, поема «Мертві душі».

Аби не допустити сильно уподібнюватися гоголівським мужикам на порозі шинку, обговорювали бричку Чичикова, все ж хочеться зробити огляд ситуації з «народним» «Е-мобіле», що склалася до теперішнього часу. Перші більш-менш зв'язні повідомлення про дешевий «народному автомобілі», який зібрався випускати олігарх Прохоров, відносяться до січня 2010 року, коли було оголошено, що група ОНЕКСІМ і холдинг «Яровит» будуть спільно робити міський автомобіль на базі модульної транспортної платформи [1 -2], а 12 квітня того ж року вони офіційно презентували проект «Міський автомобіль» [3].

Відразу було оголошено, що автомобіль буде з електричним приводом і літій-іонною батареєю великої ємності, але з родзинкою: в схемі є невеликий двигун внутрішнього згоряння, який може заряджати батарею при необхідності (років п'ять тому щось подібне намагалися реалізувати на електричному Міні-Купера) . Заявлено що автомобіль, що отримав назву «е-мобіль», буде відрізнятися безпрецедентною кількістю застосованих в його конструкції інновацій. Проект цілком реальний, є бажання, воля і можливості виконати задумане. Зрештою це дуже патріотично: налагодити випуск оригінальних автомобілів, подібних яким ніхто ніколи не робив в результаті реалізації оригінального бізнес-проекту. Є суспільний запит на подібну альтернативу горезвісним «тазиком», конструкція яких не змінюється вже тридцять років і більше. Було заявлено, що автомобіль доступний за ціною, а значить, може скласти конкуренцію невеликим «бюджетним» автомобілів імпортного та «викруткового» виробництва.

Тому, коли була оголошена широкодоступними презентація-виставка прототипів нових гібридів, ми з колегами-гібрідовладельцамі влаштували «культпохід» на цю виставку, щоб подивитися на технічні рішення, оцінити новий дизайн і новоявлений бренд «Е». Результати походу обговорювалися на тематичному гібридному форумі в Інтернеті, нижче наводиться якесь колективне думка. Питань у нас не виникло тільки до бренду «Е» і зовнішнім дизайном кузова (див. Сайт білоруських авторів дизайну [4]).

З усіх інших питань закралися великі сумніви.

Січнева презентація та особисті враження

На виставці були представлені три прототипи - автомобілі з кузовами «міні-вен", "купе" і "фургон». Неодноразово підкреслювалося, що вони розрізняються формою кузова, а платформа у них єдина. Це цілком розумно і є давно сформованою практикою в автомобілебудуванні.

Конструкція е-мобіля передбачає розташування в передній частині поперечно розташованого силового агрегату в складі: двигун 45 КВт плюс генератор потужністю 30 КВт. Далі є два блоки суперконденсаторів як накопичувач енергії, інвертор і два електродвигуни потужністю також по 30 КВт (всі три електричних машини ідентичні) - двигуни розташовані безпосередньо на диференціалах передньої і задньої осі. У задній частині розташований невеликий бак для бензину на 10-20 л і два балони для стисненого попутного газу (метану). Це принципова позиція розробників - таким чином попутний газ, який повсюдно просто спалюється в факелах, може бути використаний в якості палива для е-мобіля. Пошук в Інтернеті показав, що в Москві є цілих чотири АГНКС, на яких можна заправити метан [5].

Приладові панелі автомобілів вражають уяву гаджетоманів. Ми не будемо торкатися цієї краси, оскільки до автомобіля вона має лише непряме відношення. Зупинимося на самій «платформі», яка викликала масу сумнівів. По-перше, це практично плоска сталева рама, зварена з металевого прокату «встик». Основна форма - прямокутник з недостатніми для забезпечення жорсткості укосинами. Деталі приводу автомобіля були «втоплені» в отворах рами таким чином, що утворювалася плоска платформа.

Виходить, що е-мобіль являє собою конструкцію на основі жорсткої рами з легким пластиковим кузовом. Це навіть не минуле століття автомобілебудування, це більше схоже на віз. Автомобіль такої конструкції явно суперечить сучасному розумінню безпеки зі створенням зон керованої деформації для гасіння енергії удару при зіткненні. Навіть важкі джипи рамної конструкції мають такі зони вже в самій рамі. Виникають питання і щодо безпеки при перекиданні.

На пряме запитання про рамі консультанти в один голос стверджували, що конструкція е-мобілів саме така, як вони висловлювалися, «модульна». А розробки несучого кузова «ведуться». Зараз, після декількох місяців, про раму ніхто нічого не говорить. Однак любовно зроблена компоновка «платформи», яку ми бачили, наводить на роздуми, що саме вона була основним технічним рішенням. І більш пізню появу повідомлень про несучому кузові - це результат роботи над помилками.

Другий момент, на який ми звернули увагу, - власне сама «гібридна» схема. Тут треба зазначити, що лапки поставлені не випадково: е-мобіль гібридом не є. Можна називати його схему «послідовним гібридом» з деякою натяжкою, але у вітчизняному машинобудуванні давно використовується термін «електромеханічна трансмісія». Гібрид це просто модне слово, щось на зразок пароля. Прочитавши слово «гібрид», все відразу розуміють, що це сучасно, екологічно і інноваційно.

Слово «гібрид» у перенесенні на автомобілі на увазі, що провідні колеса приводяться в дію різнорідними рушіями. Наприклад, і бензиновим двигуном, і електромотором - як спільно, так і окремо. У разі електромеханічної трансмісії вся енергія до коліс надходить від електромотора, який отримує енергію від джерела - це може бути батарея ( «чистий» електромобіль) або «міні-електростанція» в складі ДВС + електрогенератор, або комбінація батареї і «електростанції».

Така схема давно застосовується в техніці. Це і великовантажні кар'єрні самоскиди, бульдозери ДЕТ-250, тепловози, автомобільні ракетовози, морські судна-теплоелектроходи, німецькі танки зразка 1943 г. ... Що їх об'єднує? Величезна потужність, яка передається електромеханічної трансмісією. Інакше передати механічний момент від величезного дизеля до величезних колесах / гусеницях / гребного гвинта дуже важко; а його ще треба якимось чином регулювати. Електротрансміссія дозволяє плавно регулювати крутний момент на колесах в широкому діапазоні швидкостей. Це вигідно відрізняється від багатоступеневих коробок передач на «звичайних» автомобілях.

Застосування послідовної схеми в масштабах невеликого автомобіля виглядає сумнівним. Відсутня коробка передач? Але втрати механічної трансмісії значно менше, ніж схеми з подвійним перетворенням енергії з неминучими втратами.

У автомобіля Prius на борту два мотора-генератора (18 і 50 КВт, всього 68) і інвертор розрахований на харчування одного мотор-генератора 50 КВт. У е-мобіля на борту три електричних машини сумарною потужністю 90 КВт, інвертор розрахований на харчування двох електродвигунів сумарною потужністю 60 КВт, є додаткові силові кабелі для живлення електродвигунів. Маса високовольтної батареї Prius і двох блоків іоністорів е-мобіля цілком порівнянні (при різниці в ємності в кілька разів - не на користь е-мобіля). Очевидно, що маса електричної частини е-мобіля значно більше, ніж у Prius, оскільки двигуни у них однакового типу, отже, можна порівняти за масогабаритні характеристики. При цьому електрична частина надає руху е-мобіль, майже в два рази менший за вагою, ніж Prius. Це ілюстрація того, що послідовна схема менш вигідна для приводу малої потужності.

Виникають питання по балансу енергії е-мобіля.

Тут у е-мобіля не все гладко (див. Таблицю). Прості розрахунки показують, що розгін е-мобіля від нуля до 100 км / год за заявлені 10 секунд може бути проведений тільки один раз протягом короткого часу. Е-мобіль зможе заїхати в 1-кілометровий підйом з крутизною 10% на швидкості 60 км / год. Якщо підйом буде крутіше або довше, ємність буферного конденсатора буде швидко вичерпана і, машина поїде повільно - як автомобіль з двигуном 30 КВт. В е-мобілі абсолютно не враховані витрати енергії на власні потреби (тобто на систему управління, фари, музику і кондиціонер, вельми немаленькі).

Прихід Витрата 1.Двігатель внутрішнього згоряння на бензині або попутному газі об'ємом 0,6 л і потужністю 45 КВт з генератором 30 кВт. Потужність може видаватися тривалий час, поки є паливо. 1.Два електродвигуна потужністю 30 кВт. Реальна навантаження може сильно змінюватися в залежності від умов руху (в гору, розгін, опір повітря при швидкостях вище 60 км / ч.). 2.Батарея суперконденсаторів ємністю 9,6 Фаради (відомості отримані від консультантів на виставці) і напругою від 200 до 450В (джерело той же)

Запасена в конденсаторі енергія дорівнює CU2 / 2

9,6Ф * 450В * 450В / 2 = 972000Дж =

= 972КВт-с == 270 Вт-ч = 0,27КВт-ч. *

Теоретично цього вистачить, щоб живити двигун потужністю 30 кВт протягом 32 секунд. Реально цю цифру треба поділити приблизно на три (конденсатор розряджається по експоненті і його швидко снижающееся напруга нижче номінального порога не дозволить живити електродвигун) .Для того, щоб мати вказаний резерв енергії, конденсатор слід тримати зарядженим близько до максимуму.

* Примітка.

Запас енергії в батареї Prius становить 1,3 кВт-год Приклад 1.

Розглянемо розгін е-мобіля масою 700кг (плюс 100 кг корисного навантаження) від нуля до 100 км / год за заявлені 10 секунд.

Енергія, що стоїть Т1 = 0.

Кінетична енергія автомобіля, що рухається зі швидкістю 100 км / год (27,7 м / с) - mV2 / 2

Т2 = 800 * 27,7 * 27,7 / 2 = 316916Дж = 317КДж.

Таким чином, для розгону до 100 км / год проведена робота А = Т2-Т1 = 317КДж

Оскільки проведена вона за 10 сек., Потужність приводу повинна становити N = A / t

N = 317КДж / 10сек = 31,7КВт

В реальності через механічних втрат, тертя, витрат на подолання опору повітря (вони стають досить істотними після 60 км / ч і стрімко ростуть пропорційно третього ступеня швидкості) і необхідності витрачати енергію на «власні потреби» цю цифру треба збільшити на 70-100 %, тобто необхідна миттєва потужність для забезпечення заявлених характеристик становить як мінімум 50-60КВт.

Розрахунок з прикладу 1 показує, що другий розгін вже не забезпечений енергією, якщо його проводити протягом короткого часу. 3.Рекуперація при гальмуванні.

Оскільки накопичувач той же, ємністю 0,27 КВт-год, при рекуперативному гальмуванні він зарядиться від двох 30-кіловатних електродвигунів за 16 сек, реальний час буде менше також рази в три, причому зусилля рекуперативного гальмування буде зменшуватися по тій же експоненті в зв'язку з тим, що струм заряду конденсатора буде падати.

Для того, щоб мати можливість виробляти рекуперативного гальмування, конденсатор слід тримати максимально вирядженим ** (маємо протиріччя з п.2- система управління не може прогнозувати, який режим буде потрібно в майбутньому)

** Примітка. Система управління автомобіля Prius підтримує заряд батареї на проміжному рівні-50-70%, для того, щоб забезпечити можливість рекуперативного гальмування. Крім того, в трансмісії Prius передбачений окремий режим руху «Brake», при якому виключається перезарядка батареї, а гальмування виробляється двигуном. В е-мобілі така можливість виключена, оскільки немає механічного зв'язку між колесами і ДВС. Приклад 2. Підйом в гору.

Щоб підняти масу M на висоту H, треба зробити роботу A = M * g * H

Щоб заїхати на цей підйом з нормальною швидкістю, тобто за час t, треба розвинути потужність N = A / t

Припустимо, маємо підйом 10% довжиною 1 км. Висота H = 100м. Маса 800 кг

Час t призначаємо 60сек, тобто 1 км при швидкості 60 км / ч.

Отримуємо роботу А = 800 * 9,8 * 100 = 784КДж.

Тоді потужність, необхідна для здійснення такої роботи за 60с, теоретично дорівнює 13кВт

З урахуванням втрат цю цифру сміливо можна помножити на 2.

Таким чином, 10% -ний підйом на швидкості 60 км / ч е-мобіль подолає за допомогою штатного двигуна. При збільшенні крутизни підйому (або швидкості) буде швидко витрачатися заряд конденсатора, що призведе до дефіциту потужності і, отже, втрати швидкості.

Примітка: «Власні потреби» - енергія, необхідна для роботи системи управління, приладів, фар, музики, і особливо кондиціонера може мати вельми істотну величину

Можна з деякою точністю оцінити динамічні можливості е-мобіля як вельми скромні. Коли буде хоча б один екземпляр, схожий на майбутню серійну машину, будуть потрібні серйозні ходові випробування, за результатами яких конструкція приводу може зазнати серйозних змін.

Поки е-мобіль представляється такою собі реінкарнацією «вухатого» «Запорожця», який в сучасному потоці є швидше перешкодою, ніж учасником руху.

Стрімко змінюється конструкція

Кузов. Якщо рік тому це була якась платформа (рамне шасі) з різними кузовами, виготовленими з алюмінію і композиту на основі базальтового волокна, то тепер це «несучий кузов з поліпропілену, армованого скловолокном». Навіть вживається вираз «монокок пористої структури». Поняття «монокок» і «зони керованої деформації» суперечать один одному. Або монокок, або деформація, оскільки монокок - це єдина жорстка конструкція.

Знову виникають серйозні питання з безпеки. Адже безпека, за сучасними уявленнями, - це не стійкість конструкції до руйнування, а здатність гасити енергію удару для забезпечення безпеки водія, пасажирів і пішоходів, якщо вже таке зіткнення трапляється. Оскільки заявлено, що автомобілі почнуть випускатися у вересні 2012 р, зараз вже повинні бути повністю ідентичні серійним автомобілі, які проходять тривалі ходові випробування і краш-тести. Про такі випробування нічого не відомо.

Повністю відсутня інформація про поведінку «інновацій» е-мобіля (перш за все кузова) при температурних перепадах і на морозі, характерних для нашої країни.

Двигун. Приблизно восени 2010 р в повідомленнях про е-мобілі став згадуватися роторно-лопатевої двигун (РЛД). Простий пошук в Інтернеті показав, що ця конструкція ніде і ніким до розуму не була доведена, оскільки не були вирішені принципові питання. РЛД розроблявся в Новосибірську групою розробників М.С. Ві-гріянова - О.М. Іванова. Зараз, за словами Михайла Прохорова, в інтерв'ю, яке він дав на 5-му каналі Михайлу Ковальчуку [6], це виглядає так: «З Сибіру» приїхав хлопець, який привіз в сумці діючий РЛД. У нього були вирішені найголовніші питання - синхронізація обертання валів і ущільнення поршнів в тороидальной камері ».

Ейфорія з приводу РЛД тривала кілька місяців. Був намальований чудовий комп'ютерний мультфільм, який показує його роботу. І, дивлячись на макет РЛД на виставці, ми зрозуміли, що єдиний працюючий зразок мешкає в цьому мультфільмі [7]. Кожен бажаючий може знайти в Інтернеті думку одного з розробників РЛД Михайла Вігріянова [8]. Коротко воно зводиться до того, що РЛД має сиру конструкцію і ряд органічно властивих йому конструктивних недоліків.

Уже в травні 2011 р було повідомлено, що двигун, що встановлюється на серійні е-мобілі, може бути від «Опеля» або «Тойоти». Це дещо змінює поняття «російський інноваційний автомобіль». У будь-якому випадку конструкція кузова повинна бути пристосована під ці варіанти двигуна, і весь автомобіль повинен проходити випробування з двигуном, який піде в серію.

Система охолодження. Охолодження вимагають інвертор, електромотори, генератор, і, можливо, іоністори. Оскільки на демонстраційному шасі всі ці агрегати були інтегровані в раму, причому розподілені по ній, потрібно прокладати трубки системи охолодження від радіатора в передній частині машини до заднього моста з встановленим на диференціалі електродвигуном. «Ніздрюватий монокок» також потребують такої прокладки трубок. Велика довжина магістралей потребують більш продуктивного насоса (помпи). Велика кількість з'єднань знижує надійність всієї системи.

Якщо прибрати задній електродвигун, тоді вся система охолодження будетсконцентрірована в передній частині автомобіля і стане набагато простіше. Однак оголошено, що можлива комплектація е-мобіля джерелом напруги 220 В, 50Гц і потужністю 20 КВт. Робота такого джерела під час стоянки висуває підвищені вимоги до системи охолодження - як самого ДВС, так і додаткового інвертора. Відомостей про включення додаткових охолоджуючих потужностей в конструкцію поки ніяких немає.

Е-нноваціі?

Все, що тут сказано, призводить до простого висновку: конструкція е-мобіля до кінця не визначена, багато рішень приймаються «на бігу», конструкторська частина сильно відстає від польоту думки розробників концепції. Велике занепокоєння викликає відсутність відомостей про будь-яких натурних випробуваннях е-мобіля, наближеного до серійного зразком.

Двоїсте почуття переслідує нас. Ми спостерігаємо сверхпрофессіональний піар проекту. Ключові заявлені терміни дотримуються в тій чи іншій мірі. Показані прототипи; на е-мобілі покатався Путін; закладений завод під Санкт-Петербургом. 16 травня 2011 році відкрито попередній запис на е-мобілі. За першу добу записалося понад 50 тисяч осіб. До кінця травня (через два тижні) кількість заявок перевалило за 100 тис., І на момент написання статті досягло 130 тисяч чоловік [9].

Однак варто ледь вникнути в деталі конструкції е-мобіля, розумієш, що насправді є тільки концепція, постійно змінюється в залежності від внутрішніх течій в групі розробників. Конструкція сира, що вимагає доведення при випробуваннях; так звані інновації туди напхані заради інновацій. В результаті найголовніша інновація - РЛД - викликає найбільші сумніви в своїй реальності.

При найкращому розкладі е-мобіль вийде маленьким і з невисокою динамікою, мінливої ​​в часі в залежності від стану заряду конденсаторів. Це просто небезпечно. Якщо це і є народний автомобіль, то - не багато заслуговує народ в очах олігархів ...

Отже, з одного боку, конструкція, доведення якої, випробування, сертифікація за що залишилися до серійного виробництва 15 місяців видаються не дуже реальними. Щоб випускати е-мобіль через рік, він уже зараз повинен бути повністю готовий. Але у розробників немає двигуна і кузова.

З іншого боку - напористий піар і безліч обіцянок.

Що це?

Підхід до виборів здалеку?

Чітка реалізація проекту «Міський автомобіль»?

Чи доїде е-колесо до Москви або Казані?

Олег Малєєв,
технічний директор
ТОВ «Гібридні автомобілі» (Москва),
власник гібридного автомобіля Prius (близько 5 років)