Комбинированные энергосиловые установки

Запас хода электромобилей может быть увеличен путем комбинирования химических источников тока с другими источниками энергии. Согласно публикациям в этом направлении ведутся работы широким фронтом. Можно привести примеры различных комбинаций источников тока. Рассмотрим наиболее известные из них.

Контактная сеть - двигатель внутреннего сгорания. Фирмой «Даймлер-Бенц» разработан вариант сочлененного городского автобуса ОЕ 305G с двойным приводом. Для работы автобуса в центральной части города, где выбросы токсичных веществ автомобильным транспортом должны быть минимальными, используется электрическая энергия, поступающая от контактной сети.

На автобусе ОЕ 305 G установлен тяговый электродвигатель фирмы «Бош», пиковая мощность которого составляет 180 кВт при рабочем напряжении 600 В. Для питания от контактной сети предусмотрены автоматические токосъемники.

При работе автобуса на окраинах города и в загородных зонах используется серийный дизель с автоматической коробкой передач. Между дизелем и коробкой передач установлена раздаточная коробка, через которую передается крутящий момент от дизеля или электродвигателя.

Аккумуляторная батарея - контактная сеть. Примером такой комбинации может служить система, предложенная фирмой «Транзит систем корпорейшен Вестберо» (Transit System Corporation Westbero, США). На электромобиле «Старкар» (Starcar) использовались аккумуляторные батареи, а также была предусмотрена возможность питания от внешнего источника энергии; электромобиль мог двигаться со скоростью 96 км/ч по специально оборудованной дороге с «третьим рельсом», питающим электроэнергией двигатель. От места стоянки до ближайшего пункта, где можно подключиться к электрофицированной дороге, источником питания служили аккумуляторные батареи. Затем электромобиль вливался в общий поток и в дальнейшем управлялся автоматически, для этого водитель должен был лишь набрать в управляющем устройстве пункт назначения. На специальных станциях не исключалась возможность дополнительной подзарядки аккумуляторных батарей.

По другому проекту, разработанному также в США, часть высокоскоростных автострад должна быть оборудована электроприводами типа троллейбусных, подключившись к которым электромобиль может двигаться, управляясь, возможно, автоматически, с большой скоростью и не расходуя энергии аккумуляторов, а может быть даже пополняя ее.

Аккумуляторная батарея - солнечная батарея. Такую комбинацию источников энергии предложили туркменские ученые. Аккумуляторные батареи электромобиля днем в безоблачную погоду могут подзаряжаться от солнечных батарей, расположенных на крыше электромобиля. Максимальная скорость такого электромобиля составляет 50 км/ч, а запас хода - до 100 км.

Аккумуляторные батареи - топливные элементы. В конце 60-х и в начале 70-х годов в Англии и США был разработан ряд опытных образцов электромобилей с энергосиловыми установками такого типа.

Так, в Англии был создан на базе нидерландского автомобиля ДАФ-44 электромобиль со смешанной системой питания от аккумуляторных батарей и от гидрозийно-воздушных топливных элементов с удельной мощностью 160 Вт/кг. При работе в режиме разгона такого электромобиля основная нагрузка ложится на аккумуляторные батареи, в других же режимах в работу вступают топливные элементы, подзаряжая батарею аккумуляторов.

В США был изготовлен электромобиль на базе английского легкового автомобиля «Остин А-40» (Austin А-40) с комбинированной системой, включающей щелочные водородно-воздушные элементы и свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Согласно данным опытной эксплуатации запас хода такого электромобиля достигает 320 км.

По результатам опытной эксплуатации были сделаны выводы о "целесообразности применения таких электромобилей в городских условиях. Также было отмечено, что существуют значительные возможности по усовершенствованию комбинированной энергосистемы для городского электромобиля, которые позволяют снизить ее массу, повысить долговечность и отдачу энергии.

Аккумуляторная батарея-двигатель внутреннего сгорания. В ноябре 1972 г. в Токио начал курсировать электробус, изготовленный автомобильной фирмой «Исудзу моторе» (Isudsu Motors). На нем используется комбинированная установка, включающая низкотоксичный дизель, генератор переменного тока, силиконовый выпрямитель, электродвигатель постоянного тока, аккумуляторную батарею и ряд других агрегатов.

Целесообразность применения комбинированной установки заключается в том, что ДВС эксплуатируется при постоянном режиме работы. Это повышает его экономичность, увеличивает долговечность, снижает токсичность отработавших газов и уровень шума двигателя, а также позволяет более эффективно использовать систему очистки отработавших газов. Во время движения электробуса генератор переменного тока через выпрямитель питает тяговый электродвигатель постоянного тока. Одновременно ведется подзарядка аккумуляторной батареи, включенной параллельно в электрическую сеть, что в значительной степени увеличивает запас хода электробуса.

Другим примером может служить опытный образец электромобиля, разработанный английской фирмой «Лукас», который был представлен на Бирмингемской выставке.

Электромобиль может работать на электрическом приводе от аккумуляторных батарей (при коротких пробегах в городе с последующей подзарядкой аккумуляторов через выпрямитель от бытовой осветительной сети); на электрическом приводе от генератора, связанного с бензиновым двигателем (при дальних пробегах); на механическом приводе от бензинового двигателя - классическая схема привода автомобиля (при длительном движении с крейсерской скоростью на шоссе); на смешанном приводе, когда совместная работа электропривода и бензинового двигателя дает возможность реализовать максимальную мощность гибридной силовой установки и позволяет подзаряжать аккумуляторные батареи.

Принятая схема привода позволяет использовать блок аккумуляторных батарей меньшей массы, чем на электромобиле; получать экономию бензина при движении по шоссе; иметь более простое зарядное устройство.

На электромобиле смонтирована электрическая тормозная система с рекуперацией энергии торможения и обычная тормозная система.

Полная масса электромобиля 2240 кг. Максимальная скорость 137 км/ч при смешанном приводе, 120 км/ч при электрическом приводе и 113 км/ч при приводе от бензинового двигателя. Запас хода на электрическом приводе в городе 64 км.

Очевидно, возможны и другие комбинации энергетических установок. Наиболее перспективными, по оценке специалистов, являются установки с комбинацией двигателя внутреннего сгорания и аккумуляторных батарей.

Оценка экономической эффективности электромобилей с методической точки зрения не представляет каких-либо трудностей.

В то же время отсутствие данных опытной эксплуатации, стоимостных оценок производства электромобилей, а также ряда конструктивных параметров не позволяет выполнить расчеты экономической эффективности по каждому из рассматриваемых вариантов. Однако уже в настоящее время имеется пример оценки экономической эффективности электромобилей с комбинированными силовыми установками последнего типа.

Расчеты были выполнены в институте комплексных транспортных проблем Р. М. Оганесяном. На рис. 5.22 и 5.23 показаны результаты расчетов области эффективного использования грузовых электромобилей с комбинированными энергосиловыми установками, аккумуляторных электромобилей и автомобилей с ДВС, а также электробусов и автобусов.

image002

Рис. 5.22. Область рационального использования грузовых электромобилей:

1 - аккумуляторные электромобили; 2 - электромобили с комбинированными энерго-силовыми установками (КЭУ); 3 - автомобили с ДВС

Рис. 5.23. Область рационального применения электробусов:

1 - аккумуляторные электромобили; 2 - электромобили с КЭУ; 3 - автомобили с ДВС

Из рисунков следует, что область рационального применения грузовых электромобилей и электробусов возрастает с увеличением грузоподъемности и вместимости. Однако это увеличение не пропорционально и не всегда соответствует требуемому запасу хода.

Существует мнение, что широкое внедрение электромобилей с комбинированными энергосиловыми установками не только решит задачу полной «очистки» воздушного бассейна в городах и производственных зонах, но и улучшит условия эксплуатации и безопасность движения на улицах и дорогах, поскольку взаиморезервирование двух приводов и автоматизация управления ими существенно повысят эксплуатационную надежность машин, снизят вероятность аварий и простоев.

Освоение «гибридных» электромобилей несомненно облегчит перестройку производства как на заводах-изготовителях, так и в автотранспортных предприятиях, а в дальнейшем - полный переход на «чистые» электромобили, когда будут созданы аккумуляторы (или иные автономные источники электрической энергии) достаточно высокой энергии, надежности и низкой стоимости.

 

 

Проверено корректором: 
no

Комментарии

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Подробнее о форматировании

CAPTCHA
This question is for testing whether you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.