ГИБРИДНИК ДЕШЕВЛЕ ЧЕМ ЗА 130 000 РУБЛЕЙ, инструкция Опции

[ГенШи]

Гибридный автомобиль — из серийного.
В нашей стране гибридный автомобиль разрабатывают несколько организаций. Но эти проекты всего лишь повторяют разработки зарубежных фирм десятилетней давности. Создать дешевый автомобиль гибридного типа с использованием известных зарубежных устройств и компоновочных схем невозможно, даже с привлечением тамошних разработчиков и поставщиков.
Главное, нет реальной концепции отечественного гибридного автомобиля массового спроса, малобюджетного и относительно недорогого (не больше 130 тыс. руб.). А ведь в нашей стране еще сохранились компетентные специалисты-профессионалы, руководители с хорошим техническим образованием, даже изобретатели.
Многие забыли, что в 80-х гг. недорогие отечественные автомобили экспортировались в Англию, Швецию, Финляндию, Испанию и т.д.
Как известно, полный цикл разработки платформы нового автомобиля стоит около 1 млрд евро, а продолжительность цикла составляет 3—5 лет. Но, даже если найти и объединить компетентных профессионалов, грамотных инженеров и конструкторов, то все фантазии о создании концептуального автомобиля невозможно осуществить раньше 2015 г. Даже с привлечением зарубежного опыта и специалистов.
Они же ведут эти работы с начала 90-х с триумфальными достижениями только, я считаю, в усложнении конструкции и повышении стоимости автомобиля. Для убедительности достаточно посмотреть на гибридный «Порше» 2010 г. (ДВС — 380 л.с. плюс электродвигатели и сложнейшая трансмиссия). Уточнять его стоимость не имеет смысла. А нам нужны другие варианты, нужны технологические прорывы (инновации, модернизации, новаторские решения). Создать оптимальный гибридный автомобиль к 2012 г. могут отечественные конструкторы, изобретатели, технологи и частные бескорыстные технари, а не топ-менеджеры и «административный ресурс» с абсолютно рыночной философией, замкнутой только на личные перспективы.
В нашей стране сегодня без затраты 1 млрд евро на создание и разработку платформы амбициозного гибридного автомобиля
можно создать оптимальный гибридный автомобиль стоимостью 130 тыс. руб. с использованием отечественных комплектующих на базе любой легковой машины.
Такой суперавтомобиль, превосходящий зарубежные гибридные автомобили, будет иметь регулярный спрос и в Стране восходящего солнца, и в Корее, и в Китае, и в Индии (где Тато стоит 4 тыс. долл.), в Африке и Латинской Америке и даже в стране «заходящего автомобильного солнца» США.
Для преобразования серийного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания в гибридный потребуются самые незначительные изменения.
Во-первых, снимаем с двигателя его «родные» стартер и электрогенератор. А маховик двигателя преобразуем в короткозамкнутый ротор электромотора-генератора. При этом по наружному периметру диска маховика устанавливаем полоски постоянных магнитов. В плоскости маховика концентрично ему закреплен фазный статор с электрическими обмотками. Таким образом, получается типичный для гибридных автомобилей электромотор и генератор, только совмещенный и расположенный на маховике двигателя. В этом случае электродвигатель, установленный на маховике, применяется и как стартер ДВС.
Поэтому этот электроагрегат является одновременно стартер-генератором и тяговым электродвигателем. При этом мощность электроагрегата в режиме тягового двигателя 11 кВт (15 л.с.). Такое устройство упрощает конструкцию гибридного автомобиля, снижает его вес и позволяет отказаться от серийных стартера и генератора, устанавливаемых на двигатель внутреннего сгорания.
Во-вторых, для легкового автомобиля на любой серийный литой колесный диск с низкопрофильной шиной можно установить съемное мотор-колесо мощностью 5 л.с. Аналог такого отечественного мотор-колеса освоен в производстве группой «Инкар» в г. Королеве.
Общая мощность 4 мотор-колес отечественного гибридного автомобиля на базе серийного составляет 20 л.с. (4 х 5 л.с.).
Например, чистый электромобиль Мицубиси Концепт EZ-MIEW имеет 4 мотор-колеса по 20 кВт (27 л.с.) каждый. На электромобиле с общей мощностью мотор-колес около 108 л.с. установлена батарея литий-ионных аккумуляторов весом 150 кг, что обеспечивает пробег до 120 км, а полная перезарядка батареи занимает от 1 до 7 ч. Вес машины 1600 кг, максимальная скорость 150 км/ч. Это данные 2006 г.
Если сравнить технические данные японского электромобиля и отечественного электромобиля ВАЗ-2108 ЭМ (1990 г.), выполненного по программе «Экологический фонд СССР», станет очевидно, что японские специалисты за 16 лет не намного превзошли нас.
И это притом что на ВАЗе установлен один промышленный электродвигатель ПТ мощностью 25 л.с. (18,5 кВт) и батарея никель-кадмиевых аккумуляторов (5 шт.), которые значительно уступают литий-ионным. А даже в наши дни чистый электромобиль является экзотикой, хотя у него самая простая трансмиссия и блок управления не сложнее, чем у троллейбуса.
Конечно, у гибридного автомобиля трансмиссия во много раз сложнее. Такая сложность (навязанная потребителям) нужна только производителю автомобилей, потому что на этом можно делать деньги, создавать рабочие места на своих заводах и контролировать эксплуатационно-логистическое сопровождение с информационно-справочным обслуживанием и созданием фирменных инженерных центров в крупнейших городах развитых стран.
Иначе зачем автомобилю с поршневым двигателем мощностью 320 или 380 л.с. (BMW, «порше») устанавливать 2 электродвигателя, семискоростную трансмиссию с 3 планетарными передачами и 2 дифференциалами в коробке передач? Для того чтобы снизить расход топлива с 25 л до 20 л на 100 км пути, т.е. на 10%. Не делайте мне смешно, как говорят в Одессе. При разумной гибридной компоновке такой машине потребуется всего 5 л дизтоплива на 100 км пути по городскому циклу. И всего полтора двигателя: 120 л.с. и 60 л.с. для комплекта электродвигателей. А сниженная масса автомобиля в такой компоновочной конфигурации обеспечит гибриду ускорение с места до 100 км/ч за 3,1 с. Ведь автомобиль стал в 2 раза легче и у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором «экскаваторная» характеристика зависимости крутящего момента от оборотов двигателя. То есть максимальный крутящий момент достигается при нулевых оборотах ротора — сразу при включении двигателя. Значит, уже на месте при включении электромоторов возникает крутящий момент на колесах 25 кг*м. У поршневых моторов максимальный крутящий момент достигается при 3500—4000 об/мин, поэтому им нужна 5—7 ступенчатая коробка передач и обязательно с задним ходом. Для электро- или гибридного автомобиля этого не требуется. Достаточно только изменить направление движения электротока в цепи питания электродвигателя, и машина пойдет задним ходом.
Следовательно, гибридному автомобилю не нужна «шестиступенчатая» коробка передач, как на устаревшем токарном станке. Отсутствие коробки передач в трансмиссии гибридного автомобиля упрощает его конструкцию и снижает вес. Ведь «совершенство достигается не тогда, когда нечего добавить, а тогда, когда нечего отсечь» (А.Экзюпери). Наверное, поэтому и не ставят на троллейбусы коробку передач, могут подумать конструкторы гибридных автомобилей.
Кроме того, нужны оптимальные бортовые источники электроэнергии: по стоимости, емкости, габаритам, времени заряда, рабочему диапазону температур, сроку службы, числу зарядных циклов, весу и т.д.
Если в конце 80-х гг. самыми лучшими аккумуляторами были никель-кадмиевые (авиакосмические серебряно-никилевые исключались по стоимости), то в 2000-х гг. промышленное применение получили литийионные, а затем и литий-фторуглеродные аккумуляторы. Эти аккумуляторы с успехом применяются зарубежными фирмами для создания электро- и гибридных автомобилей «передового» научно-технического уровня.
В нашей стране литий-ионные и литий-фторуглеродные аккумуляторы не применяются на электро- и гибридных автомобилях, потому что мы давно превзошли их научно-технический уровень. У нас литий-ионные и литий-фторуглеродные аккумуляторы производит ФГУП «НИИЭМ» в г. Электроугли Московской обл. Эти аккумуляторы имеют отличные удельные характеристики, в 2 раза превосходящие никель-кадмиевые аккумуляторы. Но, как говорят, в своем Отечестве...
А в своем отечестве в 90-е гг. были созданы прекрасные стартерные и тяговые конденсаторы — новые экологически чистые источники тока. Из них комплектовались быстрозарядные стартовые батареи на сверхъемких конденсаторах весом всего 3,3 кг. И тяговые конденсаторные батареи, которые были установлены на легковые электромобили, на микроавтобусы и даже на автобус «Лужок» (типа ПАС), который демонстрировался на многочисленных выставках и ходил по городу. Эти суперконденсаторные батареи были созданы в г.Троицке Московской обл. в НПО «ESMA». Время заряда суперконденсаторов КДЭС всего 13—15 мин, а количество таких циклов для тяговых батарей — 10 тыс., для стартерных импульсных — 1 млн.
Семь лет назад суперконденсаторы были освоены на 3ЭМ «Энергия» в г.Королев Московской обл. Они выпускаются серийно для электромобилей, мотоциклов и цехового транспорта. Их вес: одна банка тяговых — 17 кг, стартерных — 5 кг.
Надо сказать, что еще в 80-х гг. в г.Королеве ученым-изобретателем А.Шматко был создан супергенератор на двойном электролитическом слое, который уже в те годы имел параметры, близкие к конденсаторам типа 3ЭМ и ГДЭС.
Затем блок управления гибридным автомобилем. Блок управления даже простейшего электромобиля предусматривает рекуперацию энергии при торможении, разгон автомобиля, движение на подъем и с крутых спусков, а также процесс зарядки аккумуляторов.
У гибридного автомобиля блок управления должен, кроме того, контролировать взаимодействие ДВС, стартер-генератора, мотор-колес, аккумуляторов и т.д. Поэтому блок управления функционально здесь определяется компоновочной схемой гибридного автомобиля.
Итак, гибридный автомобиль на базе серийного автомобиля ВА3-2108 (сухая масса — 830 кг) принят для сравнения с электромобилем ВА3-2108 ЭМ, сухая масса которого 1150 кг, при этом вес аккумуляторной батареи 250 кг, вес электродвигателя ПТ мощностью 25 л.с. — 70 кг.
Электромобиль ВА3 при полном весе 1400 кг двигателем 25 л.с. легко разгоняется до скорости 120 км/ч. Предполагаемый гибридный ВАЗ-2108 имеет следующую компоновочную схему: ДВС + на маховике стартер-генератор, он же тяговый двигатель (15 л.с.) + (20 л.с.) четыре мотор колеса + конденсаторы.
Поэтому коробка передач на гибриде не нужна, как и на ЭМ. Электромоторы позволяют разгоняться с большим ускорением, чем при ДВС, ведь у применяемых электродвигателей (асинхронный с коротко замкнутым ротором) характеристика крутящего момента по оборотам «экскаваторная».
Следовательно, у ВАЗ-2108 двигатель мощностью 65 л.с. (1300 смЗ) для гибрида (65 л.с. + 35 л.с.) будет иметь завышенную мощность. Гибриду достаточно ДВС 45 л.с., общая мощность 80 л.с. При такой мощности и сниженной сухой массе всего 750 кг гибридный автомобиль будет иметь отличную динамику и расход топлива 3 л на 100 км пути.
Такая концепция позволяет преобразовать серийный автомобиль в гибридный, при этом снизить вес снаряженного автомобиля, оптимизировать его трансмиссию, снизить массу ДВС и повысить суммарную мощность автомобиля.
Гибридный автомобиль можно создать на базе не только отечественного автомобиля, но и на базе зарубежного, например Пежо 107, Мерседес Смарт и т.д. за 1—1,5 г. при минимальном финансировании.
На устройство гибридного автомобиля автором получены 7 патентов на изобретения.
Предлагаемая концепция гибридного автомобиля позволяет эксплуатировать его в следующих вариантах:
1. Чистый электромобиль с электродвигателями мощностью 35 л.с. с бортовыми конденсаторами заряжаемыми от сети 220 В;
2. Стандартный автомобиль с ДВС;
3. Гибридный автомобиль с ДВС и центральным электродвигателем (60 л.с.) и бортовыми конденсаторами, заряд от сети 220 В;
4. Гибридный автомобиль с ДВС с центральным электродвигателем плюс 4 мотор-колеса (80 л.с.);
5. Мини-гибридный автомобиль. В этом случае работают только 2 задних мотор-колеса (2х5) 10 л.с. Такой (см. рис.) автомобиль можно использовать в сельской местности, на территории дачных поселков или гольфклубов.
Мини-гибридным автомобилем можно управлять дистанционно. В таком режиме скорость его автоматически ограничивается в диапазоне 3—5 км/ч. Пульт дистанционного управления удобно использовать, находясь рядом с машиной при ее парковке, при подруливании. Во время прогулки в поле машина, как верный друг, будет идти рядом с водителем.

[BceIIpocTo]

спасибо за луч света)

[Суперсуммарность_козлиных_песен]

Эх, волнует меня эта тема! Жаль, кроме килограммов не заметил я других параметров - кВт*ч, запаса хода. Увидел только килограммы.
Возьму на себя труд написать немного цифр и мыслей Теслы:
1. Двигатель с описанным электромотором давно стоит на серийной Honda Civik Hybrid (не путать с Тойодой-Примус, там совсем другая тема!), а мотор-колес там нет! Зато мотор-колеса есть на любом китайском электро-скутере!
2. Простое и дешевое мотор-колесо с высоким КПД хорошо разгоняется в диапазоне 40 км\ч. То колесо, которое предлагает Автор, имеет очень сложный контроллер, который серийно пока создать не удалось и КПД у него низкое!
3. На Honda Civik Hybrid разгон осуществляется через вариатор, КПД во время движения будет примерно таким (40% КПД двигателя и 90% КПД вариатора), КПД во время разгона (40% КПД двигателя + 90% КПД вариатора + ?90% КПД электродвигателя на маховике +?90%КПД контроллера + ?60% КПД батареек, которые надо было до этого зарядить ). Не мудрено, что больше пары литров бенза Honda Civik Hybrid не экономит!

4. Схема предложенная Автором во время движения будет иметь следующий КПД (40% КПД двигателя + ?90% КПД электродвигателя на маховике +?80%КПД контроллера + ?80% КПД инновационных мотор-колесах) - потеряли на отсутствии механической связи, заменив её двойным преобразованием энергии (сначала вращательную энергию ДВС преобразовали в электрическую, а затем электрическую энергию преобразовали во вращательную на мотор-колесах, но для этого использовали 2 контроллера ещё же). КПД во время разгона будет так же хуже (40% КПД двигателя + ?90% КПД электродвигателя на маховике +?80%КПД контроллера + ?80% КПД инновационных мотор-колес + ?60% КПД "батареек", которые надо было до этого зарядить ).

Соответственно, напишу концепцию, которую надо бы Автору изобрести и 7 раз запатентовать:
1. Двигатель внутреннего сгорания на 15кВт с механической связью (МККП) на колеса. Батарея конденсаторов в 60 - 100 кг (эх, сказал бы он заранее ещё какие-нибудь электропараметры этих чудесных вещей....). На маховике двигателя ничего особенного нет или слабенький стартер-генератор на 1кВт (чтобы легко организовать схему старт-стоп).
2. Кроме того, в передних колесах дешевые мотор-колеса способные разгонять автомобиль на электротяге с 0 км\ч до 40км\ч, а в задних колесах - дешевые мотор-колеса способные разгонять автомобиль на электротяге с 40 км\ч до 80км\ч. Мощность каждого колеса около 6-7 кВт.

Как всё это работает:
1. Во время торможения, мотор-колеса интенсивненько так заряжают батарею конденсаторов. ДВС глушим на время торможения или остановки , потом если надо заведем его по схеме "старт-стоп".
2. Во время движения без ускорения - едем на ДВС мощностью 15кВт. С мотор колес снимаем немного (10% где-то) энергии, что бы магнитики за железочки зря не цеплялись.... Обеспечиваем этой энергией все бортовые потребители - фары, магнитолу, обогрев заднего стекла.
3. Во время разгона - помогаем бензиновому движку двумя мотор-колесами (передними или задними, в зависимости от скорости), если в конденсаторах есть какая-то энергия.

Плюсы данной схемы - жрать она будет всего 2 литра бенза на 100 км, если ездить без кондиционера. Тормозные колодки менять нужно будет очень редко, т.к. реально организована рекурперация при торможении. Все контроллеры очень дешевые и с хорошим КПД, мотор-колеса тоже очень простой и дешевой конструкции.

Минусы - больше 80км\ч можно ехать только под горку или с попутным ветром, т.к. всего 15кВт.... Реально необходимый вес (и цена) батареи конденсаторов пока не определены, может оказаться, что со 100кг комфортно можно будет ездить тока по городу...

[BceIIpocTo]

Очень часто автор самой обычной идеи живет уверенностью в том, что у него уже есть миллион долларов, осталось только найти желающего заплатить. Синдром изобретателя свойственен людям, которым проще жить в ощущении непризнанности, чем подумать, как с помощью таланта заработать деньги.
Идеи не охраняются законами об авторском праве ни в одной стране. Некоторые идеи превращаются в патенты, но любой патент можно обойти, придумав другую идею. Деньги за изобретения получают единицы.
Приведем личный пример. Как-то автор заказал в одном ресторане французской минеральной воды за 10 долларов стакан. В отдельной вазочке прилагался лед имени Мосводоканала. Почему в дорогую минералку, с трудом привезенную за несколько тысяч километров через много границ, надо добавлять воду из-под крана?
К концу обеда автор стал мультимиллионером. Дело оставалось за малым — нужно было наладить производство льда под марками «Эвиан», «Санпеллегрино», «Шишкин лес» и далее по списку.
Лед продается в индивидуальной упаковке (как сливки к кофе). Если он растает, повторная заморозка производится в домашних условиях. Некоторые потребители, разумеется, захотели бы открыть новые грани вкуса бутилированной воды, добавляя кубики «Виттеля» в стакан «Святого источника».
Для начала производства фирменного льда нужно было бы накупить оборудования и лицензий. Понадобились бы деньги на помещение, зарплаты сотрудникам, транспортные и рекламные расходы. В результате для того, чтобы первый кусок брендированного льда попал в первый стакан к жаждущему, пришлось бы потратить минимум миллион.
Отрицательные деньги отлично иллюстрируют любую идею. Например, идея клавиатуры с дисплеями в каждой кнопке стоит где-то минус два миллиона. А идея системы, позволяющей троллейбусам обгонять друг друга, обойдется в минус полмиллиона (и, вероятно, не окупится никогда). А идея ноутбука с двумя дисплеями обойдется в минус десять миллионов. И так далее.
Любой изобретатель или дизайнер, рассказывающий о своей идее, должен честно говорить: «У меня есть идея на минус миллион».(с)