Реклама
Letyshops
Копилка клуба
Пополнение копилки нашего клуба (на развитие):
SMS.копилка

Страсти по Ё-мобилю

11 марта 2012 -
article210.jpg

 Проект «Ё-авто», плотно связанный с именем нового кандидата в президенты Прохорова, — одно из самых загадочных явлений российской автомобильной жизни. Такой поляризации мнений — от «спасение российского автопрома» до «полное фуфло» — еще не вызывала, пожалуй, ни одна разработка в области автомобилестроения. Очень любопытно разобраться, что же представляет собой «Ё-мобиль» — благо, вполне достоверной и подробной информации хватает, нужно только потрудиться и откопать ее из под гор пиарного мусора, которым завален интернет. Неоднозначная, запутанная, загадочная и отчасти детективная повесть слишком велика для одной статьи, поэтому в первой части этого материала я расскажу об истории этого проекта, во второй — том, что представляет собой «Ё-авто» в виде концепции и технической задумки, а в третьей — как идет его реализация, и немного потеоретизирую насчет возможных перспектив.

Впервые о проекте «Ё-авто» начали говорить весной 2010 года. Правда, никакого «Ё» еще не прозвучало, речь шла просто о выпуске некоего «недорогого автомобиля с гибридным силовым агрегатом». Проект анонсировала Прохоровская группа «Онэксим», технологическим партнером стала компания «Яровит», которая изначально и разработала данный проект. «Онэксим», пообещала выделить 150 миллионов евро на доведение разработки до ума.

Сразу возникло множество вопросов. «Яровит» (YAROVIT), точнее «Производственный и Инвестиционный Холдинг Яровит эн.ви.» зарегистрирован в Амстердаме (Голландия). Он занимался мелкосерийным производством грузовиков на основе импортных агрегатов, имея небольшой сборочный завод в Петербурге. То есть, варили рамы и кабины, ставили на это двигатели Deutz, Cummins, Caterpillar, коробки передач ZF Friedrichshafen, Allison, мосты SISU AXLES, Axletech и так далее. Получалось, вроде, недурно — на специализированных выставках машины оценили положительно, но какое отношение штучная сборка грузовиков имеет к массовому производству легкового гибрида? Ни в каких прорывных и инновационных технологиях «ЯРОВИТ Моторс» замечен не был, да и зачем они при сборке грузовиков из готовых модулей?

Кроме того, в самой концепции было заложено довольно странное противоречие — «дешёвый гибрид». Звучало оксюмороном — гибридные технологии довольно дороги как сами по себе, так и вследствие стоимости комплектующих. Единственный относительно массовый гибрид — Toyota Prius — отнюдь не относится к бюджетному сектору. А сами технологии настолько сложно воспроизводимы, что BMW, например, не стала разрабатывать собственный проект, предпочтя приобрести наработки у той же Toyota. При этом, заявленные 150 миллионов евро в области автомобильных разработок — сущие копейки. Та же BMW, например, имея готовую инженерную инфраструктуру, вкладывает в разработку одной модели до миллиарда долларов! В свете этих соображений, проект выглядел совершеннейшей утопией, тем более, что ничего, кроме дизайнерских набросков и туманных рассуждений о невиданных уникальных технологиях предъявлено не было.
Заявленные характеристики в первоначальной версии были таковы:
· 70-сильный электромотор
· Комплект литий-ионных аккумуляторов,
· ДВС объемом 0,6 литра на природном газе, работающий только на подзарядку батарей
· Система рекуперации при торможении
· Максимальная скорость 120 километров час
· Запас хода — 400 километров.
· Стоимость 10 тысяч долларов.
· Выход в серию в 2011 году

Даже в этом варианте баланс характеристики/цена/сроки выглядел, мягко говоря, чрезмерно оптимистичным. Год на разработку с нуля абсолютно новой машины? Гибрид за 300 000 рублей? Семидесятисильный мотор, который должен таскать, кроме кузова, комплект батарей и ДВС? ДВС на газе? Причем, на метане, заправок которого в Московской области аж шесть штук? На эскизных тизерах, где были изображены якобы фотографии якобы фрагментов якобы кузова вообще вырисовывалось нечто похожее на Бентли Континенталь, как будто бы разработанное для Прохорова итальянским кузовным ателье Giugiaro. Верилось с трудом, но и этого оказалось мало.

Первой сенсацией стало заявление о том, что в качестве ДВС будет использован… двухтопливный РЛД. Роторно-лопастной мотор — идея, которая бродит в инженерных умах с начала прошлого века. В семидесятых был даже создан почти рабочий прототип (двигатель Вигриянова), но не заладилось с материалами, да и он толком никому не был нужен, потому что выглядел скорее техническим приколом. В качестве автомобильного ДВС мотор подходил весьма плохо — высокая инерционность конструкции не позволяла менять обороты с достаточной оперативностью. Впрочем, как движок для генератора гибрида — могло и прокатить, если бы не ряд конструктивных проблем, присущих этому типу мотора:

1. Нет простого механизма синхронизации двух роторов.
2. Пульсирующие знакопеременные ударные нагрузки на выходном валу.
3. Нет достаточно прочных материалов для лабиринтных бесконтактных уплотнений камер сгорания

Как собираются решать эти проблемы — неизвестно до сих пор, есть только крайне загадочное заявление Прохорова, что рабочий прототип РЛД ему принес некий неназванный изобретатель из Новосибирска в обычной сумке… Пресс-службы «Ё-авто» упорно сообщают, что «ведутся ресурсные испытания», но работающего мотора все еще никто не видел — на ходовых выставочных макетах стоят двухцилиндровые поршневые ДВС производства Weber от снегохода.

Второй сенсацией стал кузов. Нет, не дизайн, который с каждой следующей редакцией становился все менее схожим с «Бентли» и все более похожим на пластмассовый башмак, а его конструкция. Неожиданно объявлено, что это будет композитный монокок ячеистой структуры. Материал — полипропилен, армированный базальтовой нитью. Монокок создается из 20 деталей. Ячеистая структура распространяет энергию по всему кузову, не концентрируясь в одной точке. Как это будет выглядеть в производстве — неизвестно, ходовые макеты представляют собой сварную металлическую раму, на которую прикручены объемно-каркасные кузова. Ясно, что пройти краш-тест эта конструкция неспособна, и серийный кузов должен быть другим. Михаил Прохоров заявил, что первые 40 ё-мобилей будут изготовлены осенью 2011 года для проведения реальных краш-тестов и дальнейшей сертификации по мировым стандартам, и что компьютерные краш-тесты монокок прошел успешно. Осень уже миновала, но никаких сведений о тестах пока нет.

Каковы бы ни были перспективы амбициозного Ё-проекта, нельзя не признать, что задуман он с изрядной, располагающей к себе технической лихостью. Коэффициент технической новизны просто запредельный — практически каждый узел создан с нуля, хотя и с учетом существующих технических решений. Плохо это или хорошо — отдельный вопрос, который мы рассмотрим в последней части материала. А сейчас давайте просто посмотрим, что именно предлагают под брендом Ё-мобиль?

Ё-мобиль принято относить к «последовательным гибридам» просто в силу того, что термин «гибрид» сейчас на слуху и очень в моде. На самом деле правильнее назвать его «автомобилем с электромеханической трансмиссией», но это звучит слишком длинно и непонятно. Идея состоит в следующем — небольшой ДВС крутит генератор, а вырабатываемое генератором электричество крутит электромотор, приводящий колеса. Между генератором и электродвигателем есть некий накопитель энергии, позволяющий сглаживать пики потребления. И генератор и электродвигатели — обратимые электромашины, которые могут как потреблять, так и вырабатывать электричество. Это грубый набросок схемы, необходимый для понимания общей картины, а теперь рассмотрим узлы подробно.

ДВС

Конструкция ё-мобиля предполагает расположение в передней части поперечно расположенного силового агрегата в составе: двигатель 45 КВт плюс генератор мощностью 30 КВт. 45 киловатт — это примерно 60 л.с… Весьма скромно, не так ли? Однако тот факт, что двигатель работает только на генератор, то есть постоянно в оптимальном режиме, на стабильных оборотах, без пиковых нагрузок, разгонов и замедлений, позволяет ограничится такой мощностью. Но самый, конечно, спорный момент, вокруг которого не прекращаются технические баталии — это тип двигателя.

Крутить генератор может, вообще говоря, любой мотор — характеристики его куда менее критичны чем у «тягового». Обычно для этого выбирают малообъемный бензиновый (такой будет на Ё-мобиле в начальной стадии выпуска) или небольшой дизель. Однако в Ё-авто пошли по пути создания совершенно нового мотора — Роторно-Лопастного Двигателя (РЛД).

Роторно-лопастной двигатель устроен довольно замысловато и совершенно не похож на привычный нам поршневой. В круговом цилиндре вращается состоящий из двух частей ротор. На каждой части есть широкие лопасти, которые, при вращении ротора, движутся друг относительно друга, создавая замкнутые объемы переменной величины внутри основного цилиндра. Это сложное движение задается специальным синхронизатором. Внутри этих переменных объемов происходят те же циклы, что и в поршневом ДВС — впуск — сжатие -воспламенение — рабочий ход — выпуск. Все циклы проходят за один оборот вала, а не за два, как у поршневого. Кинематика работы мотора прекрасно представлена на компьютерном ролике «Ё-авто».

Зачем такие сложности? Затем, что РЛД, если его довести до ума, имеет ряд преимуществ перед традиционными ДВС.

· Более высокий КПД (на 10-12%) и, соответственно, лучшую экономичность.
· Существенно меньшее количество деталей, простота конструкции, а значит — выше технологичность изготовления, и сам мотор выходит дешевле.
· Более эффективный и простой газообмен — ниже токсичность выхлопа
· Отличная уравновешенность при работе — меньше вибрации
· Меньше размер и масса — соотношение мощность/вес гораздо выгоднее
· Гораздо меньший объем и расход масла. Узлов трения минимум, и о ежегодной замене масла можно забыть.
· Интервал обслуживания — 40 000 километров.

· Огромный моторесурс. Двигатель является миллионником как минимум.

Немедленно возникает вопрос — так чего же до сих пор все производители не выкинули свой поршневой хлам, и не поставили на поток дешевые, легкие и экономичные РЛД? Тому есть несколько причин.

Первое — РЛД плохо подходит на роль автомобильного двигателя в его привычном амплуа — то есть двигателя тягового. Причина — высокая инерционность конструкции и низкая динамика изменения скорости вращения. Представьте, что, при нажатии на газ, вам пришлось бы полминуты ждать, пока мотор наберет обороты? Для «Ё-мобиля» это не важно — генератор можно крутить всегда с одной скоростью, но для классического автомобиля — приговор. Если бы не это, то конструктивные проблемы РЛД, скорее всего, были бы решены, но он просто оказался не особенно нужен. Тем не менее, были попытки приспособить этот мотор там, где динамика не нужна — в качестве генераторных и судовых машин, — но промешали две проблемы технического свойства.

Первая — уплотнения ротора. В поршневых ДВС камера сгорания уплотняется набором компрессионных колец, в РЛД же нужны некие жаропрочные скользящие уплотнения, в качестве которых пытались использовать то керамику, то сплавы — но приемлемого решения так и не нашли. На данный момент, насколько мне известно, проблема так и не решена окончательно, но есть несколько материалов, которые проходят ресурсные испытания.

Вторая — механизм синхронизации лопастей. Создать простую, надёжную и не громоздкую конструкцию долгое время не удавалось. Сложность в неравномерным движении роторов друг относительно друга, их «пульсации». При этом синхронизировать движение лопастей и снять с вала ровный крутящий момент — задача нетривиальная. У экспериментальных РЛД синхронизатор выходил больше, чем сам двигатель… Тем не менее, создатели мотора для «Ё-мобиля» уверяют, что решение найдено. Технически подробности пока не раскрываются, но известно, что ресурсные испытания готового (!) мотора идут с 3 ноября 2010 года. Результаты их обещают в 2012 году.

Многотопливность

Создателям «Ё-мобиля» мало было озадачить автомобильную общественность неведомым никому типом мотора, оно принципиально взяли курс на многотопливность — настолько принципиально, что монотопливный (бензиновый) вариант будет опцией. В задней части автомобиля расположен двадцатилитровый бак для бензина и баллоны для газа. Природный газ сжатый — 14 куб.м. или природный газ сжиженный — 20 литров. С газом этим постоянно возникает некая путаница — его упорно называют «природным», что говорит лишь о том, что он не искусственный. Обычно «природным» газом называют пропан, которым заправляют автомобили с газо-баллонной системой питания. Однако в случае «Ё-мобиля» речь идет о газе, который тоже называют «природным», но чаще «попутным». Попутный нефтяной газ представляет собой смесь газов и парообразных углеводородных и не углеводородных компонентов, выделяющихся из нефтяных скважин и из пластовой нефти при её сепарации. Процентов на 75 — это метан. Немалую его часть (не весь, как многие думают, процентов 20 — но и это десятки миллиардов кубометров!) сжигают в факелах над нефтедобывающими предприятиями.

Метан и сейчас применяется в качестве автомобильного топлива, но на порядки реже, чем пропан/бутан. Проблема в том, что хранить метан можно в двух состояниях — в компримированном (сжатом) при давлении 200 атм., или при небольшом давлении 2,6 атм в жидком — но при температуре -160 градусов в криогенных баках. Это, согласитесь, куда заморочнее, чем сжиженный при небольшом давлении пропан/бутан… Да и заправочные станции существенно сложнее. Скажем, в Москве есть целых… четыре метановых АГНКС! Тогда зачем все это? Метан, в качестве топлива, имеет неоспоримые преимущества.

· Метана много. Его очень много, более того, неограниченно много. В отличие от пропана и нефти, метана вокруг полно — достаточно, например, построить газосборник над, простите за прозу, сортиром — и вот вам метан.
· Поэтому метан — дешевое топливо. В среднем по России метан стоит в 1,8 раза дешевле пропана; в 2,5 раза дешевле солярки; в 2,6 раза дешевле бензина А-92 и в три раза дешевле бензина А-95. Но, в отличие от бензина, метан в перспективе будет не дорожать, а дешеветь — нынешняя его цена обусловлена малым спросом и потому неразвитой инфраструктурой. Ситуация во многом будет зависеть от принятия в этом году закона о газомоторном топливе. Газпром готов — как только закон будет принят, метановые заправки начнут активно развиваться. (Этот закон — сам по себе очень интересная тема, но не будем пока на него отвлекаться).
· Метан — экологически самое безопасное моторное топливо, которое сегодня есть на рынке. Двигатель выбрасывает в атмосферу гораздо меньше окиси углерода СО и углеводородов.
· Ну и, думаю, немаловажным аргументом для создателей «Ё-мобиля» послужил и тот факт, что если сертифицировать автомобиль как газотопливный (а именно так он и будет сертифицироваться), то отпадают многие ограничения экологического плана — в частности, например, не нужен обязательный катализатор… На этом можно существенно сэкономить.

Пришла очередь описать самую интересную часть — электрическую.

Гибридная последовательность

«Ё-мобиль», в зависимости от того, какую терминологию вы предпочитаете — техническую или маркетинговую, — можно назвать как «последовательным гибридом», так и «автомобилем с электромеханической трансмиссией». И то, и другое означает всего лишь тот факт, что двигатель не имеет прямой механической связи с колесами. Это отнюдь не новое решение, оно давно используется серийно в автопроме — например, на карьерных грузовиках. Там, правда, его применение вызвано слишком большими нагрузками, которые не выдерживает обычная трансмиссия — например, представьте себе, какой толщины карданный вал должен был бы быть на БелАЗе! На легковой машине этой проблемы, разумеется, нет. Тем не менее, такие схемы применены на ряде современных легковых концептов: AUDI A1 e-tron (на нем, кстати, используется роторный двигатель Ванкеля объемом всего 0,254 литра!), Fisker Karma, PX-MiEV, SsangYong EREV, Opel Ampera и даже какой-то китайский BYD, с виду чертовски похожий на Lexus.

Казалось бы, к чему такие сложности? Ведь очевидно, что чем больше преобразований энергии, тем больше потери! Ведь система «ДВС-генератор-электродвигатель» имеет высокий, но не стопроцентный КПД? Однако это только на первый взгляд, и все вышеперечисленные разработчики отнюдь не дураки. На самом деле, несмотря на потери преобразования, последовательный гибрид имеет существенно более высокий КПД, чем аналогичный по параметрам автомобиль с классической схемой передачи энергии механическим путем. Звучит абсурдом, не правда ли — потери больше, а КПД выше?

Дело в том, что тут надо рассматривать систему в динамике. Автомобильный ДВС имеет достаточно узкий диапазон оборотов, в котором его КПД максимален (кстати, он составляет всего около 40%) — именно поэтому ему требуется коробка передач. Кроме того, в практической эксплуатации он часто работает в неоптимальных, так называемых «переходных» режимах — разгона и торможения. Поэтому КПД «сферического автомобиля в вакууме» — то есть, машины, движущейся прямолинейно и равномерно со скоростью 90км/ч на пятой передаче по измерительной дороге полигона (именно для этих условий указывается «паспортный расход топлива», который пишут в буклетах), — будет один, а КПД машины, движущейся в городе, от пробки к светофору и с подъема на спуск, будет совсем-совсем другим. В первом случае последовательный гибрид немного проиграет на чистой физике — из-за дополнительного преобразования энергии. Хотя максимальное значение КПД синхронного генератора составляет для машин средней мощности 0,88-0,92, да и у двигателя порядка 0,92-0,95, но это тоже, как ни крути, потери (хотя и сравнимые с потерями, например, в гидротрансформаторной АКПП). Но вот во втором случае картина совершенно иная, и ее стоит рассмотреть подробнее.

Режимы движения:

1. Стоим в пробке.
Классическая схема — ДВС работает на холостых, понемногу расходуя топливо.
Гибридная схема — ДВС заглушен, второстепенные потребители (музыка, кондиционер и т.п.) запитаны от накопителя.

2. Стартуем.
Классическая схема — ДВС работает в самом невыгодном режиме: дроссель полностью открыт, обороты скачут туда-сюда по мере переключения передач, топливо течет рекой.
Гибридная схема — автомобиль трогается за счет энергии накопителя, стартер-генератор запускает ДВС, который затем работает на стабильных оптимальных оборотах, пополняя израсходованный на старт заряд накопителя.

3. Обгон.
Классическая схема — ДВС работает в мощностном режиме, дроссель открыт, нагрузка и расход топлива максимальны.
Гибридная схема — энергия генератора плюс накопленная в накопителе идут на колеса совместно, обеспечивая максимальную тягу. ДВС работает на генератор.

4. Прямолинейное равномерное движение.
Классическая схема — ДВС работает в оптимальном режиме, расход топлива минимален.
Гибридная схема — ДВС работает на генератор, поддерживая движение, излишки энергии идут в накопитель.

5. Торможение.
Классическая схема — ДВС работает в режиме торможения, расход топлива ничтожен, кинетическая энергия движения переводится в тепловую на колодках и рассеивается в атмосфере.
Гибридная схема — ДВС работает без нагрузки, но держит стабильные обороты, чтобы потом не разгоняться заново, электродвигатель работает в режиме генератора, кинетическая энергия движения идет в накопитель.

Все это изложено с изрядным упрощением картины, но нетрудно заметить, что КПД классической системы одинаково или выше только в случае 4. Между тем, в городском режиме на равномерное движение приходится ничтожная часть пробега, основной — на разгон/торможение. Недаром «Ё-мобиль» позиционируется именно как городская машина — в городе преимущество последовательного гибрида очевидно, а на трассе он, скорее, проиграет.

Главных преимуществ у последовательной гибридной схемы два:
1. Стабильные оптимальные обороты ДВС в любом режиме движения. Это не только минимальный расход топлива — это минимум износа, это нормальный тепловой режим — а значит, огромный моторесурс.
2. Наличие в схеме накопителя, что позволяет задействовать ту энергию, которую мы, сначала вложив в разгон, потом выбрасываем на бессмысленный разогрев тормозных колодок.

Это хорошо иллюстрирует видео: youtu.be/yLFxZRwrsTI

Именно оптимизация расхода энергии позволяет обходиться на гибриде существенно менее мощным ДВС. На «Ё-мобиле» заявлен двигатель всего в 45 л.с., однако его динамические характеристики несравнимо выше чем, например, у «Запорожца», имевшего практически ту же мощность. Дело в том, что мощности мотора при классической схеме должно хватить в самой критической ситуации — при обгоне колонны КамАЗов в гору, когда в лоб уже вышла встречная фура… На гибриде же в этом случае «лишняя» энергия берется из накопителя, а не за счет моментального жестокого изнасилования ДВС педалью в пол.

Как же это реализовано на «Ё-мобиле»?

Электромашины

В конструкции «Ё-мобиля» три электродвигателя — или три электрогенератора. Смотря в какую сторону что крутить. В общем, три электромашины реверсивного действия. Технически это устройства собственной разработки, представляющие собой радиальный синхронно-реактивный мотор с постоянными магнитами(IPMSM). (Принцип действия синхронного реактивного двигателя заключается в свободной ориентации ротора таким образом, чтобы обеспечить магнитному потоку статора лучшую магнитную проводимость.) Два двигателя приводят колеса, соответственно, передней и задней оси («Ё-мобиль» будет только полноприводный), а третий работает как стартер/генератор в одном модуле с ДВС. Напряжение силовой сети — 600 В. Мощность всех трех идентичных моторов — по 30 КВт. То есть, максимум приложенной к колесам мощности — 60 Квт или около 82 л.с. Немного? Да, не особо — примерно, как у «Калины». Однако надо понимать, что 82 л.с. электромотора это совсем не то же, что 82 л.с. ДВС. Дело в том, что крутящий момент электромоторов гораздо менее зависит от скорости вращения. Если у ДВС характеристика момента представляет собой кривую с выраженным максимумом, то у электродвигателя это практически прямая. В движении это означает, что полная тяга начинается со старта и продолжается до достижения максимальной скорости, так что, при равных мощностях, электромобиль всегда выигрывает в динамике у обычного.

Электродвигатели стоят в базе и приводят колеса через обычные механические дифференциалы и полуоси. Конечно, в теории более привлекательными выглядят так называемые «мотор-колеса», но практически такая компоновка имеет ряд существенных недостатков, самые заметные из которых — увеличение неподрессоренных масс и уязвимость двигателей.

Суперконденсатор

Если схема электропривода «Ё-мобиля» любопытна, но не революционна, то конструкция накопителя, в этой схеме применённого, вызывает бурю споров и эмоций. Сейчас актуальным трендом в современных гибридах являются литий-ионные, а в самых продвинутых случаях — литий-полимерные аккумуляторы. Однако они имеют ряд серьезных недостатков, из-за которых гибриды остаются все-таки скорее экзотикой, чем действительно массовым решением.
1. Неэкологичность производства
2. Необходимость утилизации после использования
3. Малое число циклов заряда/разряда
4. Большая масса
5. Взрывоопасность
6. И главное — весьма высокая цена.

Поэтому в качестве накопителя энергии в «Ё-мобиле» применён не аккумулятор, а… конденсатор! То есть, конечно, не просто конденсатор, а суперконденсатор — ионистор.

Это устройство имеет свои достоинства и недостатки, о которых я расскажу в следующей части материала.

Пора рассказать об еще одной оригинальной технологической идее Ё-мобиля — суперконденсаторе в качестве накопителя. В отличие от РЛД, который то ли доведут до ума, то ли нет, суперконденсатор уже есть, он работает и является ключевым элементом схемы. РЛД можно заменить любым другим ДВС — и для пользователя ничего принципиально не изменится, а вот без накопительного устройства Ё-мобиль работать не будет. Итак, что же это такое?

Надо сказать, что суперконденсаторы (ионисторы) — придумка довольно давняя. Запатентованы они аж в 1957 году компанией General Electric. В отличие от обычных конденсаторов, которые используются в электронике как преобразующий элемент, они являются источниками тока. Это возможно благодаря тому, что емкость их чрезвычайно велика — до тысяч фарад. Давайте посмотрим, какие достоинства и недостатки имеют ионисторы.

Практически все, кто пишет о суперконденсаторах в Ё-мобиле, сравнивают их с литий-ионными аккумуляторами — и напрасно. Ионисторы — не замена аккумулятору, они работают в разных схемах и выполняют схожую, но не одинаковую функцию. Соответственно, как это обычно и бывает, недостатки обоих типов накопителей являются продолжением их достоинств и наоборот. Идея в том, чтобы построить такую схему, где достоинства использовались бы на полную, а недостатки не сильно мешали.

Суперконденсатор имеет относительно небольшие возможности по накоплению энергии — в разы меньше, чем у большинства аккумуляторов. Более того, он не может хранить даже этот заряд достаточно долгое время — саморазряжается. Ведь по сути это, хотя и очень емкий, но конденсатор. И вдобавок, если аккумулятор выдает относительно постоянное рабочее напряжение, то на ионисторе, как у всякого конденсатора, оно понижается линейно от рабочего значения до нуля, и ему не присущи такие плоские зоны характеристики разряда, как у аккумуляторов. Обычно сказанного достаточно для криков: «И зачем нужна такая паршивая батарея? Поставили бы литий-ионный аккумулятор как все!» — но не спешите. Не все так просто.

Взамен малой ёмкости, нелинейной характеристики и высокого саморазряда, ионистор готов предоставить и ряд существенных преимуществ:

· Крайне малое — от секунд до единиц минут — время заряда. Аккумулятор надо заряжать от десятков минут до часов.
· Огромное, по сравнению с аккумуляторами, число циклов заряд/разряд — то есть практически неограниченный срок службы. Аккумуляторы требуют регулярной замены.
· Стабильная работа в широком температурном диапазоне от -50 до +60 градусов (Это больное место литий-ионных аккумуляторов, теряющих характеристики при минусовых температурах).
· Отсутствие нагрева в процессе цикла заряда-разряда и невозможность перезаряда — то есть, не требуется система охлаждения.
· Полная пожарная безопасность твердоэлектролитных ионисторов — у литий-ионных батарей опасность самовозгорания весьма высока, и является основной причиной отзывов у гибридов.
· Не требуют специальной дорогостоящей утилизации, поскольку не содержат токсичных материалов.
· Не выходят из строя при глубоком разряде, и вообще чрезвычайно надежны.
· Имеют КПД порядка 97-98%
· Имеют низкое внутреннее сопротивление, и способны моментально отдавать любой ток, который выдержат провода.
· Неполярны (плюс и минус у ионисторов условны)
· Могут быть произведены в любом количестве, поскольку не содержат дефицитных редкоземельных элементов.
· Гораздо дешевле литий-ионных аккумуляторов.
· Гораздо легче литий-ионных аккумуляторов.

В общем, нетрудно понять, в чем принципиальная разница между аккумуляторами и суперконденсаторами. Первые способны запасти действительно много энергии, но заряжаются медленно и отдают ограниченный ток. Вторые запасают мало, но зато быстро берут заряд и еще быстрее его отдают. Исходя из этого и применение у них тоже разное — на аккумуляторах можно ездить. В них достаточно энергии, чтобы служить автономным источником для электромобиля или гибрида. На ионисторах ездить нельзя — ну, то есть, у Ё-мобиля заявлено, что он может километр-другой проползти до заправки, если бензин неожиданно кончился, — но это, сами понимаете, несерьезно.

Именно конденсаторная схема и отличает Ё-мобиль от других последовательных гибридов. Те, в основном, являются «подзаряжаемыми на ходу электромобилями» — то есть, электромоторы берут энергию от аккумулятора, а ДВС его заряжает. В Ё-мобиле электромоторы работают большую часть времени непосредственно от генератора, напрямую, а ионистор лишь балансирует схему, забирая излишки при торможении и отдавая при разгоне. Это позволяет полностью нивелировать его основной недостаток — малую емкость. При такой схеме большая емкость просто не нужна, никто не собирается на нем ездить. Зато он может оперативно «выстрелить» большой порцией энергии при обгоне, да и потраченное на разгон восполняется практически мгновенно, ведь заряжается он за секунды.

Нелинейность характеристики — падающее при уменьшении заряда напряжение — фактически проблемой вообще не является, ведь ионистор, будучи, разумеется, источником постоянного тока, все равно работает через инвертор, который заодно компенсирует и кривую напряжения.

Теперь о саморазряде. Разработчики обещают, что, если поставить Ё-мобиль в гараж, то ионистор в течение трех месяцев держит заряд, достаточный, чтобы завести ДВС. А дальше срабатывает автоматическое устройство — и двигатель заводится сам. Поработав пару минут, он заряжает конденсатор до максимума и глохнет. Цикл может продолжаться до тех пор, пока в баке есть горючее. Кроме того, в Ё-мобиле предусмотрен и обычный небольшой аккумулятор — на раз завестись — для тех, кто оставил машину надолго без топлива или отключил автоматическую подзарядку. Неизвестно, можно ли будет подзарядить ионистор от внешней электросети, но такое решение напрашивается, учитывая, что для Ё-мобиля предусмотрен режим работы в качестве мобильной электростанции — есть выход на 220 вольт, от которого можно, скажем, запитать на время дачу. Если уж есть розетка, то чего бы не сделать ее реверсивной?

Таким образом, в Ё-мобиле, на мой взгляд, удачно отыграли достоинства ионисторов, сумев обойти их недостатки.

Это будет наша последняя техническая часть эпопеи о Ё-мобиле, поэтому об инженерной части проекта осталось рассказать немного — кузов, подвески, сервисная электроника. И затем мы перейдем долгожданной финальной части — успехах, неудачах и перспективах проекта. Итак:

Кузов

Изначально кузов Ё-мобиля предполагалось делать цельным пластиковым монококом из ячеистого сотового композита, армированного стекловолокном. Такая конструкция должна была в случае аварии распределять энергию деформации по всему кузову, равномерно поглощая ее. Однако впоследствии от такой технологии отказались. Вообще, в процессе работы над проектом, менялись несколько раз и форма кузова, и его конструкция, и даже материалы. Первые дизайнерские наброски демонстрировали изящные линии «маленького бентли», никак не менее. Однако, как это обычно и бывает, на смену художникам пришли технологи и, чем ближе к производству, тем больше Ё-мобиль становился похожим на невзрачный пластиковый башмак. Поэтому, несмотря на футуристичный изыск выставочного ё-концепта с его по-насекомьи уезжающими сквозь кузов дверями-крыльями, в реальности будет все-таки довольно утилитарный кузов-универсал ё-кроссовера. Не уродливый, но и далеко не шоу-стоппер. Впрочем, такова судьба всех концептов.

На данный же момент конструкция кузова такова:
Силовой каркас собирается из 22-24 деталей. Они отштампованы из композита на основе полипропилена и армированы в объеме непрерывным стекловолокном. Для этого узкая полоса стекловолокна формуется в объемный каркас детали, а потом эта конструкция заливается в пресс-форме расплавленным композитом, перемешанным с короткими (20-30 мм) армирующими нитями, и штампуется. При этой технологии получается «одна деталь — одна пресс-форма», а не несколько штампов, как при металлическом кузове. Детали каркаса соединяются между собой склейкой и ультразвуковой сваркой.
На каркас крепятся декоративные наружные панели кузова. Они «выпекаются» из того же полипропилена на термопласт-автоматах (литье под давлением). Окраска их, однако, не «в массе», как можно было бы предположить для пластикового производства, а все-таки наружная, в покрасочных камерах по обычной схеме грунт-краска-лак.

Преимущества такого кузова перед металлическим очевидны:
1. Нулевая коррозия
2. Производство менее критично к технологическим площадям, то есть, может быть развернуто на относительно небольшой площадке.
3. Вес кузова получается на 30-40% меньше при тех же прочностных характеристиках
4. Высокая способность поглощать энергию удара без применения сложных «зон деформации»
5. Более низкая стоимость материалов и конечных деталей

Есть, впрочем, и недостатки — пластиковый кузов технологически плохо сопрягается со стальными деталями подвески и агрегатов. Отсюда возникла необходимость подрамников — в Ё-мобиле их два, передний и задний. Именно на них размещены силовые агрегаты и подвески, и они же служат основой для «программируемой деформации кузова» при ДТП. Идея в том, что они не связаны между собой в единую раму, при лобовом или заднем ударе деформируются и уходят под кузов, поглощая энергию удара. Насколько это эффективно — покажут краш-тесты, обязательные для сертификации транспортного средства, но сама идея выглядит здравой.

Что же касается восстановления автомобиля после ДТП — то здесь, естественно, никакой «жестянки» с ее рихтовкой-шпатлевкой-покраской. При небольшом ДТП, затрагивающем только наружную панель — панель просто меняется. При серьезном ДТП — меняется весь кузов. Восстанавливать поврежденный каркас невозможно. Это, конечно, оставляет меньше вариантов ремонта, но зато, по идее, и панели стоят дешевле, чем металлические.

Подвески

Здесь все просто, как в вазовской «восьмерке», — спереди McPherson, сзади — упругая балка. Развесовка 60х40 в пользу передней оси. Дешево, просто, надежно. Суперуправляемости такая конструкция не гарантирует, но для бюджетного городского автомобиля решение совершенно типичное.
Любопытно, что, кроме электрического рекуперационного тормоза, есть и обычная гидравлическая тормозная система — спереди дисковые, сзади — барабанные тормоза с вакуумным усилителем, работающим от ДВС.

Бортовая электроника

У Ё-мобиля оригинальный подход к комплектации — «all inclusive». То есть, максимум опций в базе и никаких обожаемых производителями игр, типа «кондиционер только вместе с кожаным рулем, а АБС только в комплектации с позолоченными педалями». Во всяком случае, так заявлено в концепции, и такой подход очень импонирует. Благо, что бы там не изображали производители, бортовая автомобильная электроника на самом деле не стоит почти ничего, и ее не ставят всю сразу только для того, чтобы развести покупателя на «разных комплектациях». Если Ё-проекту удастся играть на этом поле честно — это будет достойно всяческого уважения.

Список возможных «рюшечек» меняется чуть ли не каждый день, но несколько моментов можно выделить:
1. Центральное расположение приборной панели. Это «фишка», и это не обсуждается. Кому-то покажется неудобным, но я, как владелец «Матрикса», могу заверить, что привыкаешь к этому моментально.
2. Управление бортовыми системами через сенсорный экран. Решение, на мой взгляд, не самое удачное. Если физический переключатель можно крутануть/нажать наощупь, то на сенсорный экран необходимо переводить взгляд. Зато один экран дешевле и технологичнее десятка ручек и кнопок.
3. Вся оптика, включая головной свет, светодиодная, причем заявлено про некое решение, позволяющее «существенно повысить светоотдачу». В целом, вполне разумно для полуэлектрической машины.
4. ABS и ESP
5. Однозонный климат-контроль
6. Две подушки безопасности

Это, так сказать, основные детали. Есть еще такая любопытная концепция, как «ё фон» — комплектный к автомобилю (!) смартфон на «Андроиде», который является средством связи водителя с автомобилем и сервис-центром — от отражения сервисной информации на экране до запуска двигателя «по звонку». Это, скорее, игрушка, и не факт, что войдёт в окончательную комплектацию, но идея, согласитесь, богатая.

Рейтинг: +1 Голосов: 1 2808 просмотров
Комментарии (1)
Владимир # 12 ноября 2012 в 23:31 0
пацан сказал-пацан сделал
Добавить комментарий RSS-лента RSS-лента комментариев
Яндекс.Метрика International NIVA Club


kolobok@ionitcom.ru