 |
Характеристика автомобиля.
|
|
|
|
Введение.
Главная задача гибридного автомобиля – снижение расхода топлива, а также снижение вредных выбросов в атмосферу. 78% выбросов углекислого газа за полный жизненный цикл обычного автомобиля приходятся на его эксплуатацию и лишь 22% – на все остальное. Поэтому 4% «добавки» на производство и переработку батареи, электромотора и генератора гибрида с лихвой компенсируются снижением выбросов на 30% во время езды. В последнее время, в связи с высокими ценами на нефть и постоянным повышением экологических требований, рыночный спрос на подобные автомобили возрос многократно. При этом, совершенствование технологий и налоговые льготы производителям гибридов снижают стоимость их производства, сравнимую в наше время со стоимостью производства обычного автомобиля. Владельцы таких транспортных средств во многих странах уже несколько лет имеют льготы при уплате дорожного налога и освобождены от платы на муниципальных парковках.
Первые разработки появились на рубеже 19 – 20 в.в. Первым автомобилем с гибридным приводом считается Lohner-Porsche. Автомобиль был разработан конструктором Фердинандом Порше в 1900–1901 годах. Порше уже закончил курс Университета, совмещая работу с учебой и уже был назначен главным конструктором на заводе Лонера. Начиная с 1897 года и на протяжении 10 последующих лет, французская Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпустила партию электромобилей и машин с гибридными двигателями. В 1900 году General Electric сконструировала гибридный автомобиль с 4-цилиндровым бензиновым мотором. А с конвейера Walker Vehicle Company of Chicago «гибридные» грузовики сходили до 1940 года. Стоит заметить, что ресурсные и экологические проблемы в те времена еще не рассматривались. Продвижению же гибрида «в массы» тогда помешала высокая цена комплектующих электроустановок, а также малые мощности и непомерный вес элементов питания (аккумуляторных батарей).
|
|
|
Ремонтно-технологическая часть.
Характеристика автомобиля.
Технические характеристики и базовая комплектация:
Габаритные размеры ДxШxВ, мм: 4065 x 1832 x 1495
Концепция: спорт-купе с полным приводом и увеличенным клиренсом.
Цвет ё-автомобиля: один базовый, второй на выбор(двойная расцветка)
Посадочные места: 4 места
Подушки безопасности: 2 шт.
Снаряженная масса: 650 кг.
Полная масса: 900 кг.
Привод: полный, 4×4
Дорожный просвет: 200 мм
Шины: R17 с системой RUN-FLAT (сохраняет возможность движения со скоростью до 80 км/час (при проколе) (опционально: R16)
Диски: литые (опционально – штампованные)
Круиз-контроль: есть
ABS: есть
ESR: есть (реализуется системой управления)
В основе изготовления кузова – композитные и полимерные материалы(секретная разработка)
Светодиодная оптика: есть
Двигатель: роторно-лопастной
Мощность: 45 квт (60 л.с.) (транспортный налог не взимается)
Энергетическая установка в составе двигатель+генератор и система накопления энергии обеспечивает энерговооруженность аналогичную 2-литровому 150-сильному ДВС.
Время разгона: 100 км/час:
Режим ЭКО: 10 секунд
Режим СПОРТ: 7 секунд
Режим СКОЛЬЗКО: 14 секунд
Топливо: бензин 92 / природный газ (метан)
Режим установленных двух баков:
бензин – 20 литров
природный газ сжатый – 14 куб.м. или
природный газ сжиженный – 20 литров (опционально: установка монотопливной системы)
Расход топлива: 3,5 литра топлива на 100 км.
Экологический класс: ЕВРО-5 (без катализатора, метан)
Запас хода при полной заправке обоих баков: 1100 км
Запас хода на энергии накопителей(двигатель заглушен): 2 км(варианты использования – закончилось топливо или необходимо проехать на короткое расстояние)
Максимальная скорость: 130 км/час (ограничение электроникой и законом)
|
|
|
Умный ё мобиль:
Мультифункциональный руль.
Сенсорная панель управления.
Возможность выбора цветового дизайн-решения информационных панелей (по аналогии с мобильными телефонами)
Климат-контроль
Система навигации ГЛОНАСС и GPS. Используются бесплатные карты OpenStreetMap с возможностью редактирования пользователем и загрузки в память через интернет или USB.
Система управления обеспечивает автоматический запуск и остановку ДВС при необходимости.
Мультимедийная система в составе:
- Интернет 4G YOTA, дополнительно другой провайдер.
- Аудио, видео с загрузкой через внешние USB накопители.
- Телефон с интерфейсом Bluetooth (ё-фон)
1.2. Назначение и характеристика системы управления силовой
установки.
Главной причиной начала производства легковых гибридов был
рыночный спрос на подобные автомобили, вызванный высокими ценами на нефть и постоянным повышением требований к экологичности автомобилей.
При этом совершенствование технологий и налоговые льготы производителям гибридов делает эти автомобили в некоторых случаях даже дешевле обычных. В некоторых странах владельцы гибридов освобождаются от уплаты дорожного налога и не платят за муниципальные парковки. применение электромобилей, несмотря на многие преимущества, и даже налаженный их выпуск, имеет ряд недостатков:
· необходимость длительной зарядки аккумуляторов;
· большая масса аккумуляторов;
· недостаточная дальность пробега;
· недоступность заправочных станций;
Нужно было искать компромиссы и устранять недостатки. И таким
компромиссом стала разработка гибридомобиля.
Гибридный автомобиль — это автомобиль, приводимый в движение
системой «ДВС — накопитель энергии — привод».
В зависимости от задач, которые ставят перед собой конструкторы,
используются разные схемы, у каждой из которых есть достоинства,
недостатки и просто особенности.
По методу подключения двигателя и накопителя энергии к приводу
схемы делятся на: последовательные, параллельные и параллельно-
последовательные. Последовательная кинематическая схема энергетической установки исключает механическую связь колес с первичным источником энергии. ДВС является источником энергии для электрогенератора, который, в свою очередь, питает электродвигатели привода колес. Между генератором и двигателем (двигателями) привода расположен накопитель энергии (аккумуляторная батарея (АБ) или суперконденсаторы). Накопитель аккумулирует избытки вырабатываемой генератором электроэнергии, получает энергию рекуперации при торможении, обеспечивает пиковые нагрузки на колесах. Схема позволяет стабилизировать режим работы первичного двигателя в плане максимальной топливной эффективности и минимальных выбросов, исключить конструктивные элементы механической передачи: коробки передач, валы и т.д. 11ри сохранении момента привода можно использовать двигатель меньшей мощности. Внедрить такую схему наиболее просто, т. к. можно обеспечить любую компоновку элементов привода (отсутствует передача энергии по механическому каналу). Электрическая схема также довольно проста, ее можно применить как с ДВС, так и с альтернативными источниками энергии (топливными элементами и т.д.). К недостаткам схемы относятся двойное преобразование энергии (теоретически — ниже КПД), необходимость применения электромашин и силового преобразователя на полную мощность привода, относительно высокая цена комплекта тягового оборудования. Параллельная схема обеспечивает передачу энергии на колеса как от ДВС, так и параллельно — от электродвигателя. При этом накопитель энергии работает так же, как в последовательной схеме. Электродвигатель компенсирует неравномерности работы ДВС и недостатки момента, обеспечивая плавность хода и экономию топлива за счет энергии накопителя, полученной при рекуперативном торможении. При малых оборотах движение транспортного средства может обеспечивать только электродвигатель, а ДВС включается в работу при наборе достаточной скорости движения. Схема имеет относительно высокий КПД и хорошие массогабаритные показатели, к тому же, она относительно недорогая {электрооборудование применяется только на часть полной мощности). К недостаткам схемы относятся сложность механического согласования работы ДВС и электропривода, ограничения в компоновке, необходимость применения устройств механического согласования (коробок передач специальной конструкции). Правда, от согласования работы ДВС и электропривода можно уйти, обеспечив передачу ими момента на разные оси (колеса), однако такой прием не всегда допустим по условиям размещения тягового оборудования и баланса масс транспортного средства. Существенным недостатком схемы является также нестабильность работы ДВС, соответственно, ухудшаются показатели выбросов по сравнению с последовательной схемой. Комбинированная схема сочетает преимущества последовательной и параллельной схем за счет специального устройства согласования работы ДВС и электродвигателя (например, несимметричный планетарный дифференциал). Устройство согласования позволяет перераспределять потоки мощности между двумя источниками энергии (тепловой двигатель и электрический накопитель) и двумя каналами передачи энергии на колеса (механическим и электромеханическим) и передавать мощность между ними в любом направлении. В такой схеме может работать как один источник энергии (ДВС или накопитель электроэнергии), так и сразу два (ДВС и накопитель)„а вращение передается на колеса как механическим, так и электрическим двигателями, либо только одним из них (любым). Такая схема обеспечивает высокую экономичность, максимальную гибкость в режимах работы системы тягового привода, но является довольно сложной в разработке и реализации, требует создания сложных и дорогих механических элементов. 2. По типам накопителей схемы могут быть электрические (на основе электрохимических аккумуляторов); механичсские (на основе пневматических аккумуляторов); инерционные (маховик).
|
|
|
|
|
|
Итак, гибридная силовая установка сочетает в себе современный
двигатель внутреннего сгорания, технологически совмещенный с
электромоторами. Весь комплекс управляется электронной системой, и
конечно же все компоненты отличаются высочайшим качеством. Гибридная силовая установка управляет расходом энергии в зависимости от условий
движения автомобиля.
Принципиальная схема силовой установки «ё-мобиля», анонсированная еще два года назад, пойдет в серию без глобальных изменений, однако вместо роторно-лопастного мотора-генератора будет использоваться традиционный восьмиклапанный ДВС объемом l,4 литра. Двухтопливный двигатель, способный потреблять и бензин, и газ {сжатый метан), развивает 75-80 лошадиных сил, в зависимости от типа топлива.
|
|
|
Каждый мехатронный модуль весит 58 килограммов. Номинальная
мощность: 30 кВт, максимальная — 60 кВт. Температурный диапазон работы: от -40 до +70 градусов.
Формально, «ё-мобиль» — это даже не гибрид, а электромобиль с
увеличенным запасом хода. Механической связи между ДВС и колесами
здесь нет: традиционный мотор нужен лишь для того, чтобы с помощью
генератора вырабатывать электричество, подзаряжая блок суперконденсаторов, и питать два мехатронных модуля, основу всей конструкции силовой установки. Они разрабатываются совместно с известной компанией OKN, а внутри каждого из них — тяговый электромотор, инвертер и редуктор с дифференциалом. Эти модули приводят в движение колеса, они же подзаряжают суперконденсаторы на торможении.
Запас хода на полностью заряженных конденсаторах — около километра
на скорости не выше 40-00 километров в час. Если ехать медленнее, то чуть больше. А в пробке — с рекуперативными торможениями — заряда может хватить на несколько километров, после чего заведется традиционный ДВС и начнет вырабатывать электричество.
На газу суммарный запас хода «ё-мобиля» составляет около 400
километров, а на бензине — вдвое больше!
Мехатронный блок разрабатывался силами «ё-АВТО», но выпускать
его будет компания 6KN - она, к примеру, поставляет узлы для гибридных автомобилей Peugeot и Citroen. В России модули будут доукомплектовывать управляющей электроникой и устанавливать на готовые автомобили. Максимальный крутящий момент электромотора составляет 200 Нм, а на выходе редуктора - 1900 Нм
На полигоне под Минском нас ждали два тестовых «мула», собранных с перерывом в месяц. Один — с простенькими интерьером и блоком суперконденсаторов, установленных прямо в салоне, вместо задних кресел. А второй — с прототипом серийной передней панели и элементами питания, размещенными уже под полом.
Как только запас заряда суперконденсатора почти иссякнет, а при
резком старте это происходит довольно быстро, заводится ДВС — на первом «муле» процесс этот происходит громко и с заметным толчком. Появляются вибрации (виброизоляцией двигателя на прототипах никто не занимался, да и предсерийные мехатронные модули имеют явно далекое от промышленного качество изготовления механических деталей), а мотор зависает на 2,5-3 тысячах оборотов в минуту. Если продолжить разгон, двигатель перейдет на пару тонов вьппе — его обороты вырастут до 4,4-5 тысяч, а вся его энергия будет расходоваться в первую очередь на питание мехатронных модулей, которым с ростом скорости становится все труднее разгонять автомобиль.
Заявленная «максималка» серийного «ё-мобиля» составляет 130
километров в час, однако на полигоне прототипы натужно преодолевали отметку в 100-110 километров в час. Да и в диапазоне 80-100 километров в час «мулы» разгоняются очень, очень долго.
Блок суперконденсаторов весит около 70 килограммов. Их выпускает южнокорейская компания — российские аналоги нестабильны по качеству. Суперконденсаторы рассчитаны примерно на миллион циклов зарядки-разрядки — это 5-7 лет ежедневной эксплуатации, после чего отдельные элементы «батареи» могут начать выходить из строя. Стоимость блока целиком сейчас оценивается примерно в тысячу евро. Однако уже через пару-тройку лет цены на суперконденсаторы, по прогнозам «ё-АВТО», должны упасть в несколько раз.
Итак, представлены три варианта ё-мобилей: ё-микровэн, ё-кросс-купе и ё-фургон. Все они построены на единой платформе за считанные месяцы. Комбинированная несущая структура, выполненная из композитных материалов и металла (в основе стальная рама), для всех трёх вариаций едина, равно как и гибридная силовая установка. Оперение из стекловолокна. При этом весят прототипы 650-700 кг, серийные версии должны иметь именно такую массу.
Силовая установка ё-мобилей в перспективе будет состоять из тороидального роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания, работающего на 92-м бензине и метане, совмещённого с генератором. Преимущества такого ДВС (при прочих равных) — относительно небольшие размеры и более высокий (примерно на 10%) КПД. Инженеры сказали, что работающие на метане ё-мобили с запасом укладываются в нормы Евро-5, про бензин тактично промолчали. Кстати, на опытных образцах вместо роторно-лопастных чудо-моторов установлены немецкие двухцилиндровые WеЬег.
Газовые баллоны будет возможно заправлять не только на заправке, но и от бытовой газовой системы при помощи специального промежуточного компрессора. Второй вариант предполагает заправку трёх автомобилей за восемь часов.
Силовая установка не крутит колёса, а питает тяговые электромоторы и подзаряжает суперконденсаторы (конденсаторы большой ёмкости, в данном случае около 4,8 фарад). Ёмкость и работоспособность суперконденсаторов мало зависит от температуры. Они неприхотливы, имеют больший срок службы, чем литиево-ионные аккумулятором обладают меньшим внутренним сопротивлением, а значит быстрее набирают и отдают заряд. Но при этом конденсаторы дороже. Суперконденсаторы часто используются для запуска тепловозных дизелей.
ДВС с генератором на ё-мобилях преимущественно работают на
фиксированных оборотах, что исключает самые вредные переходные процессы при резком увеличении частоты вращения вала двигателя. От конденсаторов тяговые электромоторы питаются во время интенсивного старта или неспешного перемещения на небольших скоростях, например в пробке. При торможениях и движении накатом тяговый электродвигатель выступает в роли генератора, также пополняя заряд конденсаторов. Дальнобойность ё-мобилей очень даже приличная. 20-литрового бензобака и газовых баллонов, в которые помещается 14 кубометров метана, хватает более чем на 1000 километров. Но если всё-таки топливо закончится, ёмкости суперконденсаторов хватит на два километра пробега.
Запустить ё-мобиль можно при помощи мобильного ё-фона, который будет идти в комплекте. Все прототипы оборудованы «климатом», мультимедийной системой, включающей «навигацию» на базе чипов ГЛОНАСС и GPS. Мультимедиа совместимы со стандартом связи 46 и позволяют подключать USR-накопители. Управление всеми функциями ё-мобилей осуществляется с помощью сенсорного экрана на центральной консоли.
Привод по умолчанию на все колёса — на каждую ось по электродвигателю. Но создатели говорят„что будет возможность заказать более бюджетную переднсприводную версию с одним тяговым мотором. Дорожный просвет трёхдверки составляет 200 мм, тогда как фургон и пятидверка хвастают 170 миллиметрами под «килем».
|
|
|
