Учёные ТГУ завершили разработку платформы Range Extender для электромобиля

Учёные опорного Тольяттинского государственного университета (ТГУ) завершили разработку платформы Range Extender (RE) для электроприводных транспортных средств типа ZETTA City Module. Силовая установка, способная увеличить автономный пробег электрокара в 1,5 – 2 раза, выгодно отличается от импортных аналогов технологичностью и простотой изготовления.

Разработка велась на средства гранта – 4 миллиона рублей институту машиностроения (ИнМаш) ТГУ как победителю конкурса инновационных проектов выделил Инновационный Фонд Самарской области (ИИФ СО) в сентябре 2020 года.

Электромобили с удлинителем пробега (REEV) – это нечто среднее между гибридами, заряжаемыми из розетки (PHEV), и «чистыми» электромобилями. Работают они только на электричестве, но имеют генератор для зарядки аккумулятора, который способен устранить главный тревожный фактор для водителя – ограниченность хода транспортного средства. В результате на коротких дистанциях по привычным маршрутам машина использует электродвигатель, а при движении на более серьёзные расстояния (при истощении аккумуляторных батарей) водитель подключает двигатель внутреннего сгорания, питающий аккумулятор электромобиля.

Преимуществ у такого запасного энергоблока много. Его можно использовать в машине как опцию, снимая на время поездок по городу и устанавливая, когда необходимо проехать более серьёзные расстояния. При использовании платформы Range Extender 1 литр бензина даёт около 2,5 — 3 кВт/ч электрической энергии, таким образом, бак объёмом 5 литров равен 15 кВт/ч, что обеспечивает пробег порядка 150-200 км. Подзарядка батарей осуществляется на ходу, позволяя экономить время. К тому же, генератор работает на постоянном режиме, соответственно, КПД двигателя выше, чем у традиционных силовых агрегатов.
Выгоден удлинитель пробега и с экономической точки зрения: его стоимость около 100 тысяч рублей, в то время как, по оценкам экспертов, стоимость батарей емкостью 15 кВт/ч может составлять 150 тысяч рублей и более.

Удлинители пробега используют при производстве своих электромобилей компании BMW, Audi, MAHLE и другие. Отличительными особенностями технических решений, предложенных учёными ТГУ, в сравнении зарубежными, являются: максимальная унификация конструкции с существующей компонентной базой, доступной на автомобильном рынке; минимальное вмешательство в конструкцию силового агрегата; технологичность и простота изготовления REEV.

В нашей стране этот рынок пока не освоен, хотя для российских условий такой генератор более чем актуален: в сильные морозы батарея электромобиля быстро «садится», нуждаясь в подзарядке, да и расстояния между городами в России намного больше, чем в Европе.

– Основные требования к устройству – относительно небольшой вес, достаточная мощность для зарядки аккумуляторных батарей, автоматизация и компактность, – поясняет руководитель проекта, заведующий кафедрой «Энергетические машины и системы управления» ИнМаш ТГУ Денис Павлов. – Перед нами стояла задача создать вариант устройства, максимально унифицированный с отечественными производителями.
В результате инженеры ТГУ разработали два опытных образца. Первый подходит для электроприводных транспортных средств типа ZETTA City Module, его максимальная мощность 3,5 кВт.

– Установка встраивается в багажник и занимает мало места – примерно 60*60*40см, вес – около 60 кг. В числе её главных особенностей отечественные датчики, отечественная система управления двигателем, отечественное программное обеспечение. Остальные комплектующие в России, к сожалению, не производятся, но их можно свободно приобрести на рынке, – говорит Денис Павлов.

Энергетическая установка работает на бензине, но, согласно исследованиям, которые проводились в Европе в 2018-2019 гг., характеристики по токсичности платформы RE и гибрида примерно одинаковы. Платформа соответствует экологическим стандартам по ограничению вредных выбросов двигателей Stage, действующим сейчас в Европе.

– Сам двигатель маленький, поэтому и топлива он расходует мало, и требования к нему предъявляются менее жёсткие, – поясняет Денис Павлов. – В перспективе генератор будет сертифицироваться вместе с транспортным средством как его комплектующее.

При проектировании разработчики предусмотрели возможность диверсификации изделия, в частности, для использования в качестве самостоятельной силовой установки, в том числе, работающей на природном газе. Поэтому был сделан второй образец, его максимальная мощность – до 10 кВт.