Народный автомобиль

Главная > Статьи >Народный автомобиль
Статьи

Краткая справка об особенностях разрабатываемого российского народного электромобиля.

Основные недостатки современных электромобилей.

1. Дороговизна. Электромобиль существенно дороже бензинового (дизельного) аналога.

2. Малый пробег, ограниченный емкостью аккумуляторной батареи (АБ). Емкость АБ ограничена её весом. Существенное снижение пробега в зимнее время.

3. Малый ресурс АБ.

Технический облик народного электромобиля.

Электромобиль изготавливается на базе существующего бензинового аналога, путем замены бензинового двигателя на оборудование электромобиля. Производство электромобиля предполагается на заводе-изготовителе бензинового аналога.

Основные элементы электромобиля:

- малогабаритный бензогенератор;

- аккумуляторные батареи;

- конденсаторная батаремя большой емкости;

- генератор бстоянного тока и другое электрооборудование.

Основные характеристики электромобиля приведены в приложении.

Особенности и преимущества разрабатываемого электромобиля.

1. Исключение из работы аккумуляторной батареи высокоамперного режима трогания и разгона автомобиля. Трогание и разгон осуществляется от молекулярного накопителя энергии (МНЭ) при отключеной аккумуляторной батареи. Кроме того, исключается совместная энергоотдача на электродвигатель от МНЭ и АБ.

Такая особенность работы электромобиля позволит увеличить рабочую емкость АБ, а также существенно продлить срок службы АБ.

При использовании на электромобиле бензогенератора (БГ) трогание и разгон осуществляется от МНЭ и БГ при отключеных АБ.    В этом варианте МНЭ подзаряжается от бензогенератора.

Примечание.

В период с 1980 г. по 1984 г. В Автокомбинате №34 города Москвы проходили опытную эксплуатацию 25 электромобилей производства РАФ, УАЗ и ЕрАЗ. В качестве источника энергии на электромобилях использовали свинцово-кислотные аккумуляторы. Опыт эксплуатации электромобилей выявил значительные их недостатки. Жесткий режим эксплуатации аккумуляторов (высокоамперная отдача энергии и разряд более чем на 80%) вызвал очень высокий уровень их отказов, а также резкое сокращение ресурса работы. В целом, опытная эксплуатация электромобилей была признана убыточной /1/.

2. Бензогенератор выбран из условия обеспечения средней скорости движения автомобиля. Трогание и разгон осуществляется от МНЭ и БГ. Ускорение осуществляется от БГ,  АБ и МНЭ.

Частота вращения двигателя БГ постоянна, при этом, двигатель настроен на минимальный расход топлива для выбранной мощности.

Износ двигателя БГ снижается, а моторесурс повышается за счет постоянной частоты вращения.

3. Режим работы АБ, БГ и МНЭ может быть выбран из условия максимального продления срока службы АБ. При 30% разряде АБ с последующим подзарядом до 100% возможно продление срока службы АБ более чем в 4…5 раз.

Ресурс работы АБ может быть существенно увеличен при следующих условиях:

- исключение из режима работы АБ высокоамперной отдачи тока;

- разряд АБ не более 30% с последующим подзарядом до 100%.

У электромобиля первое условие выполняется за счет использования при трогании и разгоне МНЭ. Аккумуляторы работают только в тяговом режиме.

Второе условие может быть выполнено за счет применения на электромобиле блока оптимизации работы АБ и БГ. Блок оптимизации будет управлять разрядом АБ таким образом, что при достижении 30 % разряда аккумуляторы отключатся, а питание электродвигателя будет осуществляться от БГ.

4. Рекуперация энергии при торможении осуществляется в первую очередь в МНЭ, а при его полном заряде – в АБ. 

5. МНЭ заряжается до напряжения, превышающего напряжение АБ (до максимольного для электродвигателя). Для этого используется блок заряда МНЭ с повышением напряжения. Такой режим заряда МНЭ позволит максимально увеличить эффективность трогания и разгона электромобиля.

6. Динамика трогания и разгона не зависит от степени разряда АБ, так как МНЭ всегда будет заряжаться до требуемого напряжения, превышающего напряжение АБ. Для примера, у современных электромобилей динамика трогания существенно зависит от степени разряда АБ. Чем больше разряжена АБ, тем меньше ускорение при трогани и разгоне. Кроме того, существует такая степень разряженности АБ (примерно, 70% и ниже), при которой автомобиль может уже не тронутся от АБ. В случае работы МНЭ, трогание и разгон будут такими же, как при полностью заряженной АБ и электромобиль на энергии почти разряженных АБ сможет проехать до 5% своего пробега.

Также существенно улучшится динамика трогания и разгона в зимнее время, когда емкость и мощность АБ могут существенно уменьшится. Многолетние исследования МНЭ показали, что его характеристики в меньшей степени зависят от изменения температуры.

Возможен вариант использования сменных МНЭ – летний и зимний (как летняя и зимняя резина автомобиля). Возможен вариант всесезонного МНЭ.

7. При необходимости сверхбольшой мощности, например, при трогании в начале буксировки, вытягивании застрявшего автомобиля, при сварочных работах, в электромобиле будут совместно работать МНЭ, БГ и АБ.

8. Особенности МНЭ (Наше НОУ-ХАУ).

8.1. Накопитель энергии изготавливается в едином блоке. Ячейки собираются таким образом, что площадь поперечного сечения проводника между ячейками составляет величину 10000-20000 мм2 и более. Для примера, площадь поперечного сечения проводника между современными одноячеичными суперконденсаторами (производства КНР, Республика Корея) составляет от 3 до 25 мм2.

8.2. Ячейки в блоке находятся под давлением. Применяется комплекс мер по увеличению площади контакта углеродного материала с токосьемной пластиной.

8.3. Электролит перед введением в углеродный материал насыщается електронами, что делает его максимально текучем.

Вышеуказанный комплекс технических мер позволяет существенно увеличить мощность и уденьную емкость МНЭ.

Достоинством МНЭ также является то, что он будет производится в РФ из отечественных материалов (возможен вариант - углеродный материал из Республики Белорусь).

По предварительной оценке, его стоимость будет на порядок меньше, чем стоимость зарубежных суперконденсаторов при одинаковых емкости и напряжении.

Примечание.

Выпускаемые в настоящее время за рубежом (Республика Корея, КНР) супер конденсаторы имеют емкость до 3400 Ф и напряжение 2.8 В.  Для обеспечения работы суперконденсаторов на напряжении 96 – 105 В потребуется их последовательное соединение в батарею из 38 конденсаторов. Суперконденсаторы снабжены резьборыми выводами, посредством которых осуществляется их соединение в батарею. При этом резьбовые контакты существенно снизят мощьность конденсаторной батареи. Стоимость 38 суперконденсаторов (при покупке в КНР) составит более 160 тыс.руб.

9. В случае, когда на электромобиле находится БГ (варианты А и Б), появляется возможность использования его в качестве резервного источника энергии. Кроме того, блок преобразования постоянной энергии АБ и МНЭ в переменную (50 Гц) обеспечит усиление пиковой мощности БГ, например, с 6 кВт до 60 кВт.

Целесообразно, для топлива использовать топливный бак базового автомобиля. 

10. В случае применения на электромобиле БГ становится целесообразным проведение исследований по использованию для него водо-бензиновых эмульсий. Это сократит потребление бензина при питании электромобиля от БГ.

11. Напряжение бортовой соти 96 -105 В и наличие на борту электромобиля АБ, МНЭ и БГ позволяет разместить на электромобиле малогабаритный сварочный аппарат (собственной конструкции) со сварочным током до 250 А и более (до 400 А). Вес собственно сварочного агрегата составит приблизительно 1…2 кг.

12. В случае применения на электромобиле малогабаритного высокооборотного БГ собственной разработки (весом до 8 кг, мощностью до 7 кВт), появляется возможность серийного производства малогабаритных бытовых БГ для аварийного энергоснабжения. Такого товара на рынке нет.

13. В случае, когда на электромобиле находится БГ и он вышел из строя, появляется возможность использования другого бензогенератора в качестве резервного источника энергии. Резервный бензогенератор располагается, например, на верхнем багажнике автомобиля и подключается к электросети электромобиля.

14. В случае, когда на электромобиле находится БГ, появляется возможность использования его в режиме длительного обогрева салона зимой. При тепловой мощности обогревателя 2…3 кВт, время обогрева составит несколько суток. Это важное преимущество при выживании зимой.

15. Электромобиль с БГ, АБ, МНЭ и сварочным агрегатом обеспечит работы при индивидуальном (дачном) строительстве при отсутствии централизованного энергоснабжения. Это даст существенный импульс работам при реализации государственной политики по развитию индивидуального жилищного строительства (см. "Стимулирование программ развития жилищного строительства субъектов Российской Федерации". Программа "Жилище" на 2015 - 2020 годы).

Возможности электромобиля позвилят вести строительные работы не дожидаясь прокладки линий централизованного энергоснабжения.

16. Применение на электромобиле ветрогенератора и солнечной батареи может расширить возможности его использования вдали от источника электрической энергии и топливной заправки.

17. Электромобиль с БГ, АБ и МНЭ имеет преимущества над электромобилем с АБ и МНЭ при размораживании окон и обогреве салона в зимнее время.

Литература.

1. Электромобиль: Техника и экономика/В.А.Щетина, Ю.Я.Морговский, Б.И.Центер, В.А.Богомазов; Под общ.ред. В.А.Щетины – Л.:Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1987.-253 с.: ил.