«Вишь ты — сказал один другому — вон какое колесо! что ты думаешь, доедет то колесо, если б случилось, в Москву или не доедет?» — «Доедет», — отвечал другой. — «А в Казань-то, я думаю, не доедет?» — «В Казань не доедет», — отвечал другой. Этим разговор и кончился.
Н.В. Гоголь, поэма «Мёртвые души».
Не желая сильно уподобляться гоголевским мужикам на пороге кабака, обсуждавшим бричку Чичикова, всё же хочется сделать обзор ситуации с «народным» «Ё-мобилем», сложившейся к настоящему времени. Первые более-менее связные сообщения о дешевом «народном автомобиле», который собрался выпускать олигарх Прохоров, относятся к январю 2010 г., когда было объявлено, что группа ОНЭКСИМ и холдинг «Яровит» будут совместно делать городской автомобиль на базе модульной транспортной платформы [1-2], а 12 апреля того же года они официально презентовали проект «Городской автомобиль» [3].
Сразу было объявлено, что автомобиль будет с электрическим приводом и литий-ионной батареей большой ёмкости, но с изюминкой: в схеме есть небольшой двигатель внутреннего сгорания, который может подзаряжать батарею при необходимости (лет пять назад нечто подобное пытались реализовать на электрическом Мини-Купере). Заявлено что автомобиль, получивший название «ё-мобиль», будет отличаться беспрецедентным количеством примененных в его конструкции инноваций. Проект вполне реален, есть желание, воля и возможности исполнить задуманное. В конце концов это очень патриотично: наладить выпуск оригинальных автомобилей, подобных которым никто никогда не делал в результате реализации оригинального бизнес-проекта. Есть общественный запрос на подобную альтернативу пресловутым «тазикам», конструкция которых не меняется уже тридцать лет и более. Было заявлено, что автомобиль доступен по цене, а значит, может составить конкуренцию небольшим «бюджетным» автомобилям импортного и «отверточного» производства.
Поэтому, когда была объявлена широкодоступная презентация-выставка прототипов новых гибридов, мы с коллегами-гибридовладельцами устроили «культпоход» на эту выставку, чтобы посмотреть на технические решения, оценить новый дизайн и новоявленный бренд «Ё». Результаты похода обсуждались на тематическом гибридном форуме в Интернете, ниже приводится некое коллективное мнение. Вопросов у нас не возникло только к бренду «Ё» и внешнему дизайну кузова (см. сайт белорусских авторов дизайна [4]).
По всем остальным вопросам закрались великие сомнения.
Январская презентация и личные впечатления
На выставке были представлены три прототипа — автомобили с кузовами «мини-вэн», «купе» и «фургон». Неоднократно подчеркивалось, что они различаются формой кузова, а платформа у них единая. Это вполне разумно и является давно сложившейся практикой в автомобилестроении.
Конструкция ё-мобиля предполагает расположение в передней части поперечно расположенного силового агрегата в составе: двигатель 45 КВт плюс генератор мощностью 30 КВт. Далее имеется два блока суперконденсаторов в качестве накопителя энергии, инвертор и два электродвигателя мощностью также по 30 КВт (все три электрических машины идентичны)— двигатели расположены непосредственно на дифференциалах передней и задней оси. В задней части расположен небольшой бак для бензина на 10-20 л и два баллона для сжатого попутного газа (метана). Это принципиальная позиция разработчиков — таким образом попутный газ, который повсеместно просто сжигается в факелах, может быть использован в качестве топлива для ё-мобиля. Поиск в Интернете показал, что в Москве есть целых четыре АГНКС, на которых можно заправить метан [5].
Приборные панели автомобилей поражают воображение гаджетоманов. Мы не будем касаться этой красоты, поскольку к автомобилю она имеет лишь косвенное отношение. Остановимся на самой «платформе», которая вызвала массу сомнений. Во-первых, это практически плоская стальная рама, сваренная из металлического проката «встык». Основная форма — прямоугольник с недостаточными для обеспечения жесткости укосинами. Детали привода автомобиля были «утоплены» в просветах рамы таким образом, что образовывалась плоская платформа.
Получается, что ё-мобиль представляет собой конструкцию на основе жесткой рамы с легким пластиковым кузовом. Это даже не прошлый век автомобилестроения, это больше похоже на телегу. Автомобиль такой конструкции явно противоречит современному пониманию безопасности с созданием зон управляемой деформации для гашения энергии удара при столкновении. Даже тяжелые джипы рамной конструкции имеют такие зоны уже в самой раме. Возникают вопросы и по безопасности при переворачивании.
На прямой вопрос о раме консультанты в один голос утверждали, что конструкция ё-мобилей именно такая, как они выражались, «модульная». А разработки несущего кузова «ведутся». Сейчас, по прошествии нескольких месяцев, про раму никто ничего не говорит. Однако любовно сделанная компоновка «платформы», которую мы видели, наводит на размышления, что именно она была основным техническим решением. И более позднее появление сообщений о несущем кузове — это результат работы над ошибками.
Второй момент, на который мы обратили внимание, — собственно сама «гибридная» схема. Здесь надо отметить, что кавычки поставлены не случайно: ё-мобиль гибридом не является. Можно называть его схему «последовательным гибридом» с некоторой натяжкой, но в отечественном машиностроении давно используется термин «электромеханическая трансмиссия». Гибрид —это просто модное слово, что-то вроде пароля. Прочитав слово «гибрид», все сразу понимают, что это современно, экологично и инновационно.
Слово «гибрид» в перенесении на автомобили подразумевает, что ведущие колеса приводятся в действие разнородными движителями. Например, и бензиновым двигателем, и электромотором — как совместно, так и отдельно. В случае электромеханической трансмиссии вся энергия к колёсам поступает от электромотора, который получает энергию от источника — это может быть батарея («чистый» электромобиль) или «мини-электростанция» в составе ДВС+электрогенератор, или комбинация батареи и «электростанции».
Такая схема давно применяется в технике. Это и большегрузные карьерные самосвалы, бульдозеры ДЭТ-250, тепловозы, автомобильные ракетовозы, морские суда-теплоэлектроходы, немецкие танки образца 1943 г. … Что их объединяет? Огромная мощность, которая передаётся электромеханической трансмиссией. Иначе передать механический момент от огромного дизеля к огромным колесам/гусеницам/гребному винту очень трудно; а его еще надо каким-то образом регулировать. Электротрансмиссия позволяет плавно регулировать крутящий момент на колесах в широком диапазоне скоростей. Это выгодно отличается от многоступенчатых коробок передач на «обычных» автомобилях.
Применение последовательной схемы в масштабах небольшого автомобиля выглядит сомнительным. Отсутствует коробка передач? Но потери механической трансмиссии значительно меньше, чем схемы с двойным преобразованием энергии с неизбежными потерями.
У автомобиля Prius на борту два мотора-генератора (18 и 50 КВт, всего 68) и инвертор рассчитан на питание одного мотор-генератора 50 КВт. У ё-мобиля на борту три электрических машины суммарной мощностью 90 КВт, инвертор рассчитан на питание двух электродвигателей суммарной мощностью 60 КВт, имеются дополнительные силовые кабели для питания электродвигателей. Масса высоковольтной батареи Prius и двух блоков ионисторов ё-мобиля вполне сопоставимы (при разнице в ёмкости в несколько раз – не в пользу ё-мобиля). Очевидно, что масса электрической части ё-мобиля значительно больше, чем у Prius, поскольку двигатели у них одинакового типа, следовательно, сравнимы по массогабаритным характеристикам. При этом электрическая часть приводит в движение ё-мобиль, почти в два раза меньший по весу, чем Prius. Это иллюстрация того, что последовательная схема менее выгодна для привода малой мощности.
Возникают вопросы по балансу энергии ё-мобиля.
Здесь у ё-мобиля не всё гладко (см. таблицу). Простые расчеты показывают, что разгон ё-мобиля от нуля до 100 км/ час за заявленные 10 секунд может быть произведен только один раз в течение короткого времени. Ё-мобиль сможет заехать в 1-километровый подъем с крутизной 10% на скорости 60 км/час. Если подъем будет круче или длиннее, емкость буферного конденсатора будет быстро исчерпана и, машина поедет медленно — как автомобиль с двигателем 30 КВт. В ё-мобиле совершенно не учтены расходы энергии на собственные нужды (т.е. на систему управления, фары, музыку и кондиционер, весьма немаленькие).
| Приход | Расход |
| 1.Двигатель внутреннего сгорания на бензине или попутном газе объемом 0,6 л и мощностью 45 КВт с генератором 30КВт. Мощность может выдаваться длительное время, пока есть топливо. | 1.Два электродвигателя мощностью 30КВт. Реальная нагрузка может сильно изменяться в зависимости от условий движения (в гору, разгон, сопротивление воздуха при скоростях выше 60км/ч.). |
| 2.Батарея суперконденсаторов ёмкостью 9,6 Фарады (сведения получены от консультантов на выставке) и напряжением от 200 до 450В (источник тот же)
Запасенная в конденсаторе энергия равна CU2/2 9,6Ф*450В*450В/2=972000Дж= =972КВт-с == 270 Вт-ч = 0,27КВт-ч.* Теоретически этого хватит, чтобы запитать двигатель мощностью 30КВт в течение 32 секунд. Реально эту цифру надо поделить примерно на три (конденсатор разряжается по экспоненте и его быстро снижающееся напряжение ниже номинального порога не позволит питать электродвигатель) .Для того, чтобы иметь указанный резерв энергии, конденсатор следует держать заряженным близко к максимуму. *Примечание. Запас энергии в батарее Prius составляет 1,3КВт-ч |
Пример 1.
Рассмотрим разгон ё-мобиля массой 700кг (плюс 100кг полезной нагрузки) от нуля до 100 км/ч за заявленные 10 секунд. Энергия стоящего автомобиля Т1= 0. Кинетическая энергия автомобиля, движущегося со скоростью 100 км/ч(27,7 м/с) – mV2/2 Т2=800*27,7*27,7/2=316916Дж = 317КДж. Таким образом, для разгона до 100 км/ч произведена работа А=Т2-Т1=317КДж Поскольку произведена она за 10 сек., мощность привода должна составлять N=A/t N=317КДж/10сек = 31,7КВт В реальности из-за механических потерь, трения, затрат на преодоление сопротивления воздуха (они становятся весьма существенными после 60 км/ч и стремительно растут пропорционально третьей степени скорости) и необходимости расходовать энергию на «собственные нужды» эту цифру надо увеличить на 70-100%, то есть требуемая мгновенная мощность для обеспечения заявленных характеристик составляет как минимум 50-60КВт. Расчет из примера 1 показывает, что второй разгон уже не обеспечен энергией, если его производить в течение короткого времени. |
| 3.Рекуперация при торможении.
Поскольку накопитель тот же, ёмкостью 0,27 КВт-ч, при рекуперативном торможении он зарядится от двух 30-киловаттных электродвигателей за 16 сек, реальное время будет меньше также раза в три, причем усилие рекуперативного торможения будет уменьшаться по той же экспоненте в связи с тем, что ток заряда конденсатора будет падать. Для того, чтобы иметь возможность производить рекуперативное торможение, конденсатор следует держать максимально разряженным** (имеем противоречие с п.2- система управления не может прогнозировать, какой режим потребуется в будущем) **Примечание. Система управления автомобиля Prius поддерживает заряд батареи на промежуточном уровне-50-70%, для того, чтобы обеспечить возможность рекуперативного торможения. Кроме того, в трансмиссии Prius предусмотрен отдельный режим движения «Brake», при котором исключается перезаряд батареи, а торможение производится двигателем. В ё-мобиле такая возможность исключена, поскольку нет механической связи между колёсами и ДВС. |
Пример2. Подъём в гору.
Чтобы поднять массу M на высоту H, надо совершить работу A=M*g*H Чтобы заехать на этот подъём с нормальной скоростью, то есть за время t, надо развить мощность N=A/t Допустим, имеем подъём 10% длиной 1 км. Высота H=100м. Масса 800 кг Время t назначаем 60сек, то есть 1 км при скорости 60 км/ч. Получаем работу А=800*9,8*100=784КДж. Тогда мощность, необходимая для совершения такой работы за 60с, теоретически равна 13КВт С учетом потерь эту цифру смело можно умножить на 2. Таким образом, 10%-ный подъём на скорости 60 км/ч ё-мобиль преодолеет с помощью штатного двигателя. При увеличении крутизны подъёма (или скорости) будет быстро расходоваться заряд конденсатора, что приведет к дефициту мощности и, следовательно, потере скорости. Примечание: «Собственные нужды»- энергия, необходимая для работы системы управления, приборов, фар, музыки, и особенно кондиционера может иметь весьма существенную величину |
Можно с некоторой точностью оценить динамические возможности ё-мобиля как весьма скромные. Когда будет хотя бы один экземпляр, похожий на будущую серийную машину, потребуются серьезные ходовые испытания, по результатам которых конструкция привода может претерпеть серьезные изменения.
Пока ё-мобиль представляется этакой реинкарнацией «ушастого» «Запорожца», который в современном потоке является скорее помехой, чем участником движения.
Стремительно изменяющаяся конструкция
Кузов. Если год назад это была некая платформа (рамное шасси) с разными кузовами, изготовленными из алюминия и композита на основе базальтового волокна, то теперь это «несущий кузов из полипропилена, армированного стекловолокном». Даже употребляется выражение «монокок ячеистой структуры». Понятия «монокок» и «зоны управляемой деформации» противоречат друг другу. Либо монокок, либо деформация, поскольку монокок — это единая жесткая конструкция.
Снова возникают серьезные вопросы по безопасности. Ведь безопасность, по современным представлениям, — это не стойкость конструкции к разрушению, а способность гасить энергию удара для обеспечения безопасности водителя, пассажиров и пешеходов, если уж такое столкновение случается. Поскольку заявлено, что автомобили начнут выпускаться в сентябре 2012 г., сейчас уже должны быть полностью идентичные серийным автомобили, которые проходят длительные ходовые испытания и краш-тесты. Про такие испытания ничего не известно.
Полностью отсутствует информация о поведении «инноваций» ё-мобиля (прежде всего кузова) при температурных перепадах и на морозе, характерных для нашей страны.
Двигатель. Примерно осенью 2010 г. в сообщениях об ё-мобиле стал упоминаться роторно-лопастной двигатель (РЛД). Простой поиск в Интернете показал, что эта конструкция нигде и никем до ума не была доведена, поскольку не были решены принципиальные вопросы. РЛД разрабатывался в Новосибирске группой разработчиков М.С. Вигриянова — О.М. Иванова. Сейчас, по словам Михаила Прохорова, в интервью, данном на 5-м канале Михаилу Ковальчуку [6], это выглядит так: «Из Сибири» приехал парень, который привез в сумке действующий РЛД. У него были решены самые главные вопросы — синхронизация вращения валов и уплотнение поршней в тороидальной камере».
Эйфория по поводу РЛД продолжалась несколько месяцев. Был нарисован замечательный компьютерный мультфильм, показывающий его работу. И, глядя на макет РЛД на выставке, мы поняли, что единственный работающий образец обитает в этом мультфильме [7]. Каждый желающий может найти в Интернете мнение одного из разработчиков РЛД Михаила Вигриянова [8]. Коротко оно сводится к тому, что РЛД имеет сырую конструкцию и ряд органически присущих ему конструктивных недостатков.
Уже в мае 2011 г. было сообщено, что двигатель, устанавливаемый на серийные ё-мобили, может быть от «Опеля» или «Тойоты». Это несколько меняет понятие «российский инновационный автомобиль». В любом случае конструкция кузова должна быть приспособлена под эти варианты двигателя, и весь автомобиль должен проходить испытания с двигателем, который пойдет в серию.
Система охлаждения. Охлаждения требуют инвертор, электромоторы, генератор, и, возможно, ионисторы. Поскольку на демонстрационном шасси все эти агрегаты были интегрированы в раму, причем распределены по ней, потребовалось прокладывать трубки системы охлаждения от радиатора в передней части машины до заднего моста с установленным на дифференциале электродвигателем. «Ячеистый монокок» также потребует такой прокладки трубок. Большая длина магистралей потребует более производительного насоса (помпы). Большое количество соединений снижает надежность всей системы.
Если убрать задний электродвигатель, тогда вся система охлаждения будет сконцентрирована в передней части автомобиля и станет намного проще. Однако объявлено, что возможна комплектация ё-мобиля источником напряжения 220 В, 50Гц и мощностью 20 КВт. Работа такого источника во время стоянки предъявляет повышенные требования к системе охлаждения — как самого ДВС, так и дополнительного инвертора. Сведений о включении дополнительных охлаждающих мощностей в конструкцию пока никаких нет.
Ё-нновации?
Всё, что здесь сказано, приводит к простому выводу: конструкция ё-мобиля до конца не определена, многие решения принимаются «на бегу», конструкторская часть сильно отстает от полета мысли разработчиков концепции. Большую озабоченность вызывает отсутствие сведений о каких-либо натурных испытаниях ё-мобиля, приближенного к серийному образцу.
Двойственное чувство преследует нас. Мы наблюдаем сверхпрофессиональный пиар проекта. Ключевые заявленные сроки соблюдаются в той или иной степени. Показаны прототипы; на ё-мобиле покатался Путин; заложен завод под Санкт-Петербургом. 16 мая 2011 г. открыта предварительная запись на ё-мобили. За первые сутки записалось более 50 тысяч человек. К концу мая (через две недели) количество заявок перевалило за 100 тыс., и на момент написания статьи достигло 130 тысяч человек [9].
Однако стоит едва вникнуть в детали конструкции ё-мобиля, понимаешь, что на самом деле есть только концепция, постоянно меняющаяся в зависимости от внутренних течений в группе разработчиков. Конструкция сырая, требующая доводки при испытаниях; так называемые инновации туда напиханы ради инноваций. В результате самая главная инновация — РЛД — вызывает самые большие сомнения в своей реальности.
При самом лучшем раскладе ё-мобиль получится маленьким и с невысокой динамикой, меняющейся во времени в зависимости от состояния заряда конденсаторов. Это просто небезопасно. Если это и есть народный автомобиль, то — не много заслуживает народ в глазах олигархов…
Итак, с одной стороны, конструкция, доведение которой, испытания, сертификация за оставшиеся до серийного производства 15 месяцев представляются не очень реальными. Чтобы выпускать ё-мобиль через год, он уже сейчас должен быть полностью готов. Но у разработчиков нет двигателя и кузова.
С другой стороны — напористый пиар и множество обещаний.
Что это?
Подход к выборам издалека?
Четкая реализация проекта «Городской автомобиль»?
Доедет ли ё-колесо до Москвы или Казани?
Олег Малеев,
технический директор
ООО «Гибридные автомобили» (Москва),
владелец гибридного автомобиля Prius (около 5 лет)
1. http://slon.ru/articles/249398/
2. http://slon.ru/articles/249423/
3. http://yarovit.com/news/179.html
4. www.tsesler.com/new/newru.php
5. www.agnks.ru/agnks_map/
6. http://yo-mobil.livejournal.com/16259.html
7. http://yo-mobil.livejournal.com/11111.html
8. http://www.professor-butakov.ru/history/view_history.php?id=1
9. http://www.yo-auto.ru/yo-mobile/pre-order/
10. Форум drom.ru. Тема: Ё-мобиль
Статья хорошая, слов нет. Особенно расчеты, но присутствует некоторая софистика, п.2 если мы уже разогнались, то куда опять разгоняться то, или опять затормозиться, т.е. рекуперация в накопитель.
вы разогнались до 100 км за 10 сек, а тут перед вами авто едет на скорости 95 км в час, Вы будете его обгонять, если отстутствует запас энергии для второго разгона до хотя бы лимитированных технически 130 км/час?
то же самое, но перед вами оказалась небольшая горка, чтобы в нее заехать придется снижать скорость.
1) для того, что бы разогнаться с 95 до 130 нужно в разы меньше энергии и времени, чем с 0 до 100.
2) А на обычном авто вы не снижаете скорость при заезде в горку?
Я уж не говорю о том, что не однократно говорилось о том, что ионисторы имеют емкость втрое больше, чем необходимо, а значит, что разгон до 100 уничтожит не более половины заряда. Читаем далее. Генератор 50 кВт. Двигателя по 30 кВт. Програмное ограничение скорости до 130. Т.е. на скорости в 130 кВт двигателя не будут работать на полную мощность, а значит снижения скорости не произойдет, возможно только снижение ускорения. Собственно говоря, с горкой то же самое.
ИМХО. Когда то люди и летать не умели, но нашелся один идиот, который решил, что люди летать могут…
1) для того, что бы разогнаться с 95 до 130 нужно в разы меньше энергии и времени, чем с 0 до 100.
2) А на обычном авто вы не снижаете скорость при заезде в горку?
Я уж не говорю о том, что не однократно говорилось о том, что ионисторы имеют емкость втрое больше, чем необходимо, а значит, что разгон до 100 уничтожит не более половины заряда. Читаем далее. Генератор 50 кВт. Двигателя по 30 кВт. Програмное ограничение скорости до 130. Т.е. на скорости в 130 кВт двигателя не будут работать на полную мощность, а значит снижения скорости не произойдет, возможно только снижение ускорения. Собственно говоря, с горкой то же самое.
ИМХО. Когда то люди и летать не умели, но нашелся один идиот, который решил, что люди летать могут…
1) Вы цифры сообщите своих расчетов?
По энергии сильно зависит от аэродинамики.
В идеальном случае, когда вся энергия преобразуется в механическую
разгон от 95 до 130 требует 79% энергии разгона от 0 до 100.
По времени сильно зависит от мощности автомобиля. Для мощных автомобилей разгон лимитируется сцеплением колес тогда сила и ускорение постоянно, а вот для слабеньких мощность=сила*скорость соответственно с увеличением скорости ускорение уменьшается. В этом плане Ё-мобиль это аналог Skoda Fabia 1.2 MT.
Я бы не сказал, что она так уж легко разгоняется.
2) Я включаю круиз контроль и электроника сама держит обороты.
А некоторые по-моему даже разгоняются.
Цифры по ёмкости ионистора в ё-мобиле привести можете, по-моему 10Ф это не верная цифра 100Ф вполне серийные образцы. Могут и 5000Ф поставить.
Интересней где собираются производить комплектующие и во что это обойдется.
1КДж — ёмкость ионистора это примерно 2.8 $. Если запасать на 10 разгонов требуется 600×10=6000кДж (автомобиль с полной загрузкой должен весить 1500Кг, а не 800Кг), следовательно стоимость 2.8*6000 примерно 16000$ или 470000 рублей как они собираются удержать автомобиль в нужном ценовом диапазоне пока неясно.
>>>>если мы уже разогнались, то куда опять разгоняться то<<>>>для того, что бы разогнаться с 95 до 130 нужно в разы меньше энергии и времени, чем с 0 до 100<<>>А на обычном авто вы не снижаете скорость при заезде в горку? <<>>ионисторы имеют емкость втрое больше, чем необходимо, а значит, что разгон до 100 уничтожит не более половины заряда<<>>Генератор 50 кВт. Двигателя по 30 кВт. Програмное ограничение скорости до 130. Т.е. на скорости в 130 кВт двигателя не будут работать на полную мощность<<<
Ваши цифры какие-то странные. Генератор- точно такая же электрическая машина, как и оба двигателя. Это ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ позиция конструкторов. То есть генератор- 30 КВт, и два двигателя по 30КВт. Резерв мощности- только ионисторы.
(это если еще забыть о том, что не бывает стопроцентно обращаемых электрических машин). 45 (а не 50)- это объявленная мощность ДВС.
Да я живу около хайвея с подъёмом в 12 градусов! Если в первые 50 метров не набрать до 100 — разрешенная скорость — то потом на своём раффе мне на эту скорость не выйти пока на горизонтали не окажемся. И если какая фура тормозит движение — то всё, приплыли, весь ряд тащится, . А уж если кто встанет или резко по тормозам? Мне что в ё-мобиле петь «у моей любви села батарейка»?
Не забывайте про характеристики ДВС у которого момент растет вместе с оборотами.
Соответственно набираете 100 км/ч гдето на 3500 оборотах (максимальный момент), и 4-й передаче. На колесах у вас достаточный момент чтобы тянуть вас и ваш авто вверх на горку. А вот есоли вы сползете на 2500 и на 80 км/ч, на все тойже 4 передаче, момента там у вас просто не хватит для поддержания скорости, и придется переключить на 3-ю. Затем собственно ДВС (этой архаичной тепловой машине, с низким кпд) коробка передачь и нужна. Возможность изменять передаточное число, кое-как компенсирует недостаток крутящего момента при низких оборотах.
А вот у электро двигателя момент, постоянен во всем рабочем диапазоне. Значит ему и коробка не нужна.
Не у всех электродвигателей момент постоянный на всех оборотах. У «хороших» электродвигателей момент от скорости падает и получается «тяговая» характеристика. На малых скоростях большой момент, а потом почти постоянная мощность. А для двигателей с постоянными магнитами (постоянный момент) ставят коробку передач, чтобы получить большой момент на малых скоростях.
Что за странный движок- съел половину текста.
Статья хорошая, но не без ошибок.
Расстраивает, что автор неправильно оценил полезный запас энергии ионистров, хотя задачка для школьника. Правильно так:
W = C (Umax^2 — Umin^2)/2
Это никак не «в три раза» меньше полной энергии заряда.
Проект бредовый, особенно в те сроки, за которые его пытаются сделать, не имея никакого опыта.
К нам на кафедру Автоматизированного электропривода МЭИ приходили люди и просили сделать тяговый привод, но сроки и технические требования были такие, что мы даже не подумали за это браться.
2 Алексей Анучин:
Вы хотите сказать, что полезный запас энергии будет зависеть от соотношения Umax и Umin? Это очень ценное добавление, спасибо.
«Консультанты» озвучивали цифру 450В в качестве Umax.
Номинальный порог, при котором электродвигатель уже не сможет развить необходимую мощность, неизвестен.
Давайте будем толковать неясности «в пользу подсудимого» и игнорировать Umin, считая весь заряд ионисторов полезным (может, они бустер сделают и будут «выпивать» ионистор до дна?).
От этого теоретическая цифра 0,27КВт-ч запасенной энергии не увеличится.
Речь идет о том, что она недостаточна для создания нормальной динамики.
Ионистр до дна выпить невозможно, он испортится. Отсюда и максимальное и минимальное напряжение — это рабочий диапазон, выходить за который нельзя.
В любой более-менее схеме ионистры не подсоединяются напрямую к двигателям, они через преобразователь (бустер или не всегда бустер, схем много разных) соединяются со звеном постоянного тока небольшой емкости, от которого через инвертор питается двигатель. Кстати, ничего не известно о том, какой там двигатель.
Кто-нибудь знает его тип?
Двигатель вроде бы традиционный (теперь уже) для таких применений- трехфазный с постоянными магнитами в роторе. Более точной информации нет. То есть управление таким двигателем требует отдельного устройства(инвертора). В любом случае, поскольку надо двигателем очень точно и очень плавно управлять, без инвертора с ШИМ не обойтись.
Насчет бустера Вы правы, теоретически можно сделать схему, чтобы «выпивала» весь заряд до минимального уровня напряжения. Но это ЕЩЁ одно, дополнительное устройство, назовем его конвертером ионистора. Оно же должно и контролировать зарядные токи ионистора. Это опять же масса и габариты. Ё-мобиль- совсем небольшой аппарат, и каждый килограмм будет иметь значение (смотрите врезку в статье про сравнение массы электрической части ё-мобиля и Приуса).
Без инвертора сейчас ни один уважающий себя двигатель не управляется. Это даже не вопрос.
А вот с постоянными магнитами — это большая шутка. Дело в том, что двигатель с постоянными магнитами непригоден для электрической трансмиссии без механической коробки передач.
Причина проста: У такого двигателя «квадратная» механическая характеристика, ну или зона допустимых моментов. То есть независимо от скорости двигатель в длительном режиме может выдать номинальный момент. Максимальная скорость ограничена максимальным напряжением питания. Выше подняться нельзя! То есть 30кВт доступно только на максимальной скорости авто. Если это 100 км/ч, то 30 кВт, 50 км/ч — 15 кВт, 10 км/ч — 3 кВт. Так что в горку не заехать ни при каком раскладе. То есть автомобилю «все-равно» на какой скорости заезжать в горку. Давайте оценим:
m*g*sin(alpha) = Pmax / Vmax = 2*30000 / 100 = 1000 * 10 * sin (alpha),
sin(alpha) = 6/100
alpha = 3.5 градуса.
Это при номинальном токе двигателя даже при скорости 10 км/ч.
Кратковременно двигатель может развить момент больше, НО:
1. инвертор должен быть на это рассчитан, а перегрузочная способность инвертора в кратковременном режиме совсем не та же, что у железки (двигателя).
2. на больших токах можно испортить магниты двигателя (не уверен точно, зависит от конструкции).
На счет преобразователя для ионистра, то он нужен в любом случае, так как при колебании напряжения в два раза масса инвертора оказывается завышенной не меньше чем в полтора раза, да и двигатель по изоляции и КПД будет побольше и похуже.
Наврал в предыдущем посте, не перевел в формуле км/ч в м/с.
Предельный угол составит 12,5 градусов, что уже неплохо. Но все-равно совсем не эффективно.
…..двигатель с постоянными магнитами непригоден для электрической трансмиссии без механической коробки передач….
Механическая характеристика такого двигателя- это его достоинство.
Дело в том, что машина, по большому счету, едет только из-за того, что на колесах есть этот самый момент. И основное преимущество электродвигателя- как раз высокий момент на низких скоростях вращения. Это даёт возможность автомобилю легче трогаться с места и быстрее набирать скорость (динамика).
Мы это прекрасно знаем на примере Приуса. Равных в «светофорных гонках» ему нет, разве что машины с 2,5-3,5 литровыми двигателями или с дизелями с турбонаддувом. Механической коробки там нет, есть некая трансмиссия и главная передача со своим передаточным числом. А электромоторчик имеет 50 КВт и 400Н-м момента- с нуля оборотов…
Имея инвертор для управления таким электродвигателем, мы фактически можем независимо управлять моментом и скоростью вращения (ну с учетом ограничений, конечно). Это очень важно и даёт огромное количество преимуществ, включая возможность построения систем антибукса и антиблокировки чисто программно.
Так что по выбору электродвигателей вопросов нет- это обкатанный вариант. Вопрос- как ё-конструкторы им распорядятся. Ну и есть опасения, что баланс энергии ё-мобиля смещен в сторону потребления, а не энерговооруженности.
(Не забываем, что в Приусе 2/3 мощности поступает к колёсам напрямую от ДВС, и только треть проходит преобразования (плюс может быть использован запас энергии в батарее).
Ограничение на угол подъёма, конечно, есть у любой машины, но оно должно быть в районе 40 градусов, когда сцепление шин с дорогой становится недостаточным.
Иначе что это за автомобиль, у которого в ТТХ будет написано, что он в какие-то горки не сможет заехать в принципе?
To Burrdozel:
На счет двигателей вы совершенно не правы. Приус и Ё-мобиль имеют разные схемы трансмиссии. На приусе электро-механический вариатор (планетарная хрень, которой они очень гордятся, ну и молодцы), а на ё-мобиле — прямой привод.
Так вот для двигателей с постоянными магнитами обязательно нужна коробка передач, так как момент, развиваемый им, постоянен на всех скоростях вращения.
Приведем пример. Мы едем со скоростью 120 км/ч и это максимальная скорость и на расталкивание воздуха (предположим) уходит вся мощность — 30 кВт (больше нет, потому, как генератором мы ограничены). Включена пятая передача.
Тормозимся до 60 км/ч. Вот тут мощность все равно равна 30 кВт (то что идет с генератора), а два двигателя ё-мобиля обеспечивают каждый по 15 кВт, так как момент номинальный, а скорость в два раза ниже. Назовем это 4-ой передачей или передачей 3 с половиной (3,5)).
Начинаем тормозиться дальше, но передачу не меняем, так как нельзя, нет коробки.
Так как электродвигатель заглохнуть не может, то смело останавливаемся, а потом нажимаем газ.
Теперь вопрос. Как на 3-ей с половиной передаче будет разгоняться наш ё-мобиль?
Считаем:
на 60 км/ч = 16.7 м/с имеем мощность 30 кВт (два двигателя на половине оборотов).
Усилие (тяга) без учета КПД механики = F = P/V = 30000 / 16.7 = 1800 H.
Пусть масса 1000 кг, тогда ускорение a = F/m = 1,8 м/с^2.
Тогда до 60 км/ч мы разгонемся за t = V/a = 16.7 / 1.8 = 9.3 с.
До 100 км/ч при питании от ионистра разгоняемся в том же темпе, то есть за 15.5 с. Это без учета сопротивления воздуха и КПД механической передачи (дифференциала).
Судя по тому, что приводится в паспортных данных (режим «спорт» — 10 секунд до 100 км/ч), инвертор должен иметь примерно двукратную перегрузочную способность, а это масса.
120 км/ч максимальная скорость (сайт ё-мобиля). Написано, что она ограничена электроникой. Она ограничена именно характеристикой электродвигателя.
Несколько запутано, но как смог.
2 Алексей Анучин
Не совсем понял, что Вас смущает.
Вы же сами, своими расчетами, подтвердили, что оно худо-бедно поедет.
Если имеем мало изменяющийся момент, дающий через трансмиссию (главную передачу и т.д.) силу, толкающую автомобиль вперед (например, как в Вашем расчете, равную 1800Н), в широком диапазоне скоростей вращения (по крайней мере от нуля), то задача решена, не так ли?
Автомобиль будет ехать с некоторой динамикой. И «передача 3,5» тут ни при чём.
Генератор будет вырабатывать ровно столько энергии, сколько у него есть потребителей- то есть сколько потребляют электродвигатели.
Другое дело, что в расчетах не учтены потери и потребители (совсем немаленькие), а также условия движения (горки, встречный ветер и прочие «мелочи»).
Для создания номинального момента достаточно пропускать номинальный ток через обмотки ЭД. Всё это «делает» инвертор с ШИМ-управлением. И если при этом обороты низкие, то и потребная мощность будет меньше, здесь Вы совершенно правы. Но машина поедет, поскольку двигател(и) МОГУТ развить это самое усилие.
Я больше скажу: усилие на колёсах ограничено прежде всего силой трения в пятне контакта ведущих колёс. Больше, чем эта сила, к колёсам подводить усилие бессмысленно- колёса просто будут буксовать. И здесь огромное значение имеет площадь пятна контакта и вес автомобиля.
Так что лёгкий автомобиль теряет в разгоне еще и из-за этого ограничения.
Впрочем, оптимум соотношения размеров колёс, массы автомобиля и мощности двигателя уже давно найден, сотни моделей автомобилей так или иначе ездят. Поэтому простое сравнение энерговооруженности (л.с(КВт)/кг) разных моделей может сказать очень многое о динамике…
И здесь, я думаю, ё-мобиль для ОДНОГО разгона (с учетом заряда ионисторов)- в норме. Проблема возникнет при реальной езде, когда динамика будет неожиданно (и, конечно, в самый неподходящий момент) теряться…
Конструкторы ё-мобиля (думаю) предполагают, что излишки мощности будут заряжать ионисторы. Мне эта идея представляется не совсем верной, так как во время разгона генератор будет нагружен номинальным (максимальным) током, и резервов здесь нет никаких. Заряд в ионисторы поступит только тогда, когда у генератора освободится некая «лишняя» энергия — когда тяговые электродвигатели станут потреблять в сумме меньше, чем генератор может давать (прежде всего по току)(Не забываем про всех остальных потребителей- например, кондиционер может потреблять 5КВт мощности, а это почти 17% всего, что есть…) .
Это, например, может быть равномерное движение при скорости до 60 Км/ч.
Но вот вопрос: кто гарантирует, что такой момент наступит? Реальная езда- это сплошной переходный режим. И кто может гарантировать, что ё-мобилю в реальных условиях дорожного движения не понадобится вся его динамика немедленно ПОСЛЕ разгона, когда ионисторы на минимуме, а генератор может дать только свою ограниченную мощность?
Вот это проблема ё-мобиля, а вовсе не тип примененных электродвигателей.
Мне так кажется(С)
…..На приусе электро-механический вариатор (планетарная хрень, которой они очень гордятся, ну и молодцы), а на ё-мобиле — прямой привод…..
«Планетарная хрень» представляет собой (дословно с японского) «трехходовую муфту», устройство расщепления мощности (Power Split Device).
Фактически это трансмиссия, у которой коэффициент передачи меняется сколь угодно плавно с помощью электрического управления. Можно назвать это и «электромеханическим вариатором», но использование такого термина будет только всё запутывать. Лучше уж называть это PSD, как принято. (Рекомендую почитать http://www.hybrids.ru/MainPage.htm ).
Лучше это «хрени» пока ничего не придумали все гранды автомобилестроения. Только в последнее время появились сообщения о гибридной Сонате от Хундай. Там схема привода оригинальная, и очень интересная.
http://www.hyundainews.com/Media_Kits/2011_Models/Sonata_Hybrid/Press_Release.asp
Да, забыл самое главное написать: на Приусе один из электродвигателей (который 50КВт и развивает момент 400Н-м) железно связан с колёсами парой шестеренок и главной передачей. Самый что ни на есть «прямой» привод.
To Burrdozel:
«Мы это прекрасно знаем на примере Приуса. Равных в «светофорных гонках» ему нет, разве что машины с 2,5-3,5 литровыми двигателями или с дизелями с турбонаддувом.»
Разгон до 100 за ~10 сек? Нет равных? Навскидку — C-класс Фокус 2.0 до 100 — 9.0-9.4 сек.
Да я и не спорю. Только, чтобы не увидеть задний номер Приуса, Фокусу придётся сильно газовать, умело работать коробкой (надеюсь, там МКПП?), поджаривать сцепление и перегружать трансмиссию. Приус будет ехать в штатном режиме, ничего не перегружая.
Вы на светофоре до 100 разгоняетесь? По ПДД больше 60 км/ч нельзя в городе ехать.
С Приусом надо гоняться на 20 метров или до 60 км/ч. Тогда будет понятно, о чём я.
Если Вы уж смотрите на технические характеристики (а надо просто один раз посмотреть, как ездит Приус, еще лучше-самому прокатиться) найдите крутящий момент двигателя этого Фокуса, а еще лучше- механическую характеристику двигателя его. И прикиньте, какие обороты ему нужны, чтобы обеспечить силу для быстрого разгона. Всё же на поверхности.
Да Фокус — это один из примеров. Можно Гольф было привести. Приус — это C+/D класс… хотя Camry тоже не блещет. Я не нашел характеристик разгона до 60 для Приуса, ссылку не дадите? В любом случае среди 2,5-3,5 л. найдется немало машин с лучшими характеристиками разгона до 100… до 60 сравнивать не могу, не знаю хар-к Приуса.
Не надо относить Приус к D-классу, это не так.
Прошу прощения, перечитал вопросы и понял, что Вы меня совсем не поняли…
У Приуса двигатель 1,5л 76 л.с. (имею в виду кузов NHW-20). А едет он как двухлитровая машина. Вот и вся разница.
Можно называть это экономичностью или экологичностью. Я бы назвал эффективностью (некоторые называют это к.п.д.).Эффективностью гибридного (параллельно-последовательного, или ПОЛНОГО, как называет это Тойота) привода в целом.
Ё-мобиль имеет последовательную схему, уступающую по суммарной эффективности.
Чнловек написавший эту статью либо является полным противником проекта либо ничего не мыслет в автомобилестроении и написал статью только ради статьи. В проект вложены огромные средства что б было все так просто.
Алексей, по делу есть что возразить, или аргумент один: «полтора миллиарда китайцев не могут ошибаться»?
Я ничего не «мыслет» в автомобилестроении, тут Вы абсолютно правы. У меня нет специалдьного автомобильного образования.
Зато есть диплом МЭИ (0606″автоматика и телемеханика») и двадцать пять лет практики.
Ещё я имею собственные глаза и уши, и верю им больше, чем любому теле- и газетному треску. Чего и Вам желаю от всей души.
Вы лично видели, сколько и куда вложено? Держали в руках? Или верите на слово?
То, что пока предъявлено публике, стОит на два порядка меньше денег, чем объявлено.
Я не являюсь противником этого «проекта».
Я высказываю мнение, что то, что называется проектом по созданию народного инновационного отечественного автомобиля, имеет странные черты. Если по-простому- то так дела не делаются, если иметь целью объявленный результат (создание народного инновационного отечественного автомобиля). Если ЦЕЛИ у этого проекта другие (необъявленные)- то надо поступать так, как они поступают. Я достаточно ясно выразился? Додумаете сами?
Есть 2 пути. Делать свое дело, или кидаться какашками в других.
Если ё-мобиль это фантастика, какое вам до этого дело? Не на ваши же деньги его строят.
Почитал статью и комментарии, даже по приблизительным подсчетам видно, что сама идея жизнеспособна.
2 merlex
Оставим на Вашей совести терминологию какашек.
Если ё-мобиль это фантастика, какое вам до этого дело? Не на ваши же деньги его строят.
Какое Вам дело до моих дел?
Напишите свою статью, аргументы приведите, что деньги Прохорова не украдены у меня и моих детей, а заработаны им лично. Поржём.
даже по приблизительным подсчетам видно, что сама идея жизнеспособна.
Правильно, и используется минимум сто лет. Поэтому называть инновациями «последовательный гибрид» большая натяжка.
Почитайте вот по этой ссылочке http://www.hybrids.ru/files/VESTINGAUZ_1910.pdf , весьма поучительно и любопытно. Обратите внимание на порядок цифр удельного расхода топлива.
тупая статья.автор хоть понимает о чём пишет?
Времени осталось не много, в сентябре получим ответы на все вопросы.
В сентябре 2012г.?
Текст хорош, и я даже немного завидую Олегу, ибо у него есть время обращать внимание на ё-мобиль, ибо очевидно что весь этот «цирк с конями» вокруг ё-мобиля не имеет целью создание автомобиля с озвученными характеристиками, в озвученные сроки. Более того есть у меня следующий прогноз — после 2012 будет объявлена что из за злобных происков китайцев, американцев и марсиан, ё-мобиль выпустить не удалось, по этому проект переходит под… ну скажем под управление ВАЗа и благополучно умирает.
Похвалил или обругал? :)
Я всё-таки думаю, что там две тенденции.
Первая- есть конструкторы, которым поставлены нереальные сроки (и задачи). Они своё дело делают, как могут, если бы им поменьше капали на мозги и поменьше звонили о планах, автомобиль в том или ином виде состоялся бы. Вообще это дело эволюционное, и хорошей у этой команды будет третья или четвертая серийная модель. Серийная. То есть прежде всего команде нужно обзавестись опытом (в том числе серийного производства), а хозяину нужно не подталкивать в спину специалистов. Нужно просто грамотное руководство проектом- с реальными планами, сроками и ресурсами. Всё написано в любом учебнике. (Бабло ресурсы не заменяет- сообщаю, если кто-то об этом не знает).
Вторая тенденция- пиарастическая. Выборы на носу, надо создавать имидж прогрессивного и ответственного политика-патриота.
И вторая тенденция прямо противостоит первой….
Я думаю, что ё-мобиль это пиар, а судя по развешанным повсюду плакатам, Прохоров — следующий президент. Ибо пропусти он эти выборы, ё-мобиль сдуется.
А Вы не задумывались над тем, что разработчики автомобиля, просто не все нам показывают? Это было-бы как минимум глупо с их стороны, до выпуска автомобиля в серию, показывать конкурентам свои технологии. По этому нужно всего-лишь набраться терпения и подождать, денег с нас все равно за него не берут. К стати я в сентябре на франкфуртский автосалон полечу, специально ё мобиль пощупать, если нужны фото и видео обращайтесь, камера Nikon D7000
Задумывались… И, собственно, вся статья (если Вы её читали) как раз о том, что не похоже на то, что в кустах есть рояль… И аргументы приводятся, почему именно такое впечатление складывается…
Хотелось бы ошибаться: Бах, и появляется из ничего автомобиль новой конструкции, доселе невиданной. Ах, как этого хочется…
Сопоставьте факты. Если бы у них что-нибудь было, при таком пиаре они уже давно всё показали бы.
Они и показали- всё, что есть.
Путин покатался, сказал «Что-то медленный ваш ё-мобиль».
А потом на нём покатаются при -40 градусах… В ДТП поучаствуют… Вот те мнения будут правдивыми, но, боюсь, нецензурными…
ладно, поживем увидим, перед продажей все равно тест драйвы будут и т.д.
Обязательно отчитайтесь здесь о своих впечатлениях.
Читаю статью и особенно опровержения что не будет работать.
А вы вспомните когда пришли в продажу первые энергосберегающие лампы мощность 20 Вт