УМНЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОБУСОВ

Подробнее об особенностях нового вида транспорта

Первые попытки установить электрический двигатель на автотранспорт, способный перевозить людей, относятся к рубежу XIX-XX веков. Правда, дальше экспериментальных моделей авто дело тогда не пошло. Но идея использовать электротягу для автономного транспортных средств всегда находила своих сторонников. В наши дни электрические автобусы — или, сокращенно. Электробусы способны перевозить десятки пассажиров на сотни километров, с нужной скоростью перемещаясь без дозарядки или замены аккумуляторных батарей в течение многих часов.

электоробус

Хотя сам электробус на российских дорогах общего пользования пока еще довольно редкий зверь, это слово уже с полным правом вошло в нашу жизнь. Чаще всего этот термин не требует пояснений — разве что уточнений. Строго говоря, электробусом (в отличие от тех же гольф-каров, экскурсионных электромобилей и так далее) принято считать автономное транспортное средство, предназначенное для перевозки семи и более пассажиров, движимое с помощью тягового электропривода, электрическая энергия для которого запасается в хранящемся на его борту в накопителе – чаще всего в роли последнего выступает аккумуляторная батарея — или сразу несколько АКБ.

электромобиль

Эпоха электробусов на городских и загородных дорогах наступает именно сейчас. Если вы помните, еще каких-то десять-пятнадцать лет назад ведущие автомобилестроительные компании еще состязались в том, какое расстояние проедет на одной зарядке их легковой автомобиль — причем едва ли не все свободное пространство в нем кроме водительского (и, редко, пассажирского) места было занято аккумуляторами. Пятьсот или семьсот километров на одной зарядке казались весьма впечатляющим результатом. Сегодня легковые автомобили на электротяге есть в модельном ряду едва ли не каждого именитого автопроизводителя — теперь внимание привлекают, скорее, те из них, кого «электрическая лихорадка» не коснулась: такие, например, FIAT Crysler, Alfa Romeo или Ferrari.

ТАБ

Однако вернемся именно к пассажирскому транспорту — электробусам, которых с каждым годом становится все больше, как в мире, так и в России в частности. От электромобиля его отмечают такие характеристики как пассажировместимость, мощность электропривода, емкость аккумуляторов — обычно это ТАБ или тяговые аккумуляторные батареи, которые располагаются в нишах под кузовом, в заднем отсеке или в других местах. Принцип движения у электробуса и легкового электромобиля один: ведущие колеса машины приводятся в движение тяговым электродвигателем, который посредством электрической системы управления (включающую силовые кабели, контактные или бесконтактные коммутационные устройства и аппараты и прочее) соединен с ТАБ. Это, так сказать, в классическом варианте; в качестве альтернативного решения на транспортное средство могут быть установлены мотор-колеса, использование которых позволяет отказаться от таких передаточных устройств как кардан, дифференциал, полуоси и прочих.

ТАБ

В силу различных причин далеко не все регионы планеты можно густо усеять станциями для подзарядки автономного электротранспорта. Поэтому едва ли не важнейшей направлением развития электробусов являются увеличение запаса хода без дозарядки на стационарной заправочной станции. В этом направлении год от года предлагаются все новые решения в виде ТАБ повышенной емкости, разного рода топливных элементов, суперконденсаторов (ионистеров) и многого другого. В качестве варианта для аварийной подзарядки батарей электробуса на его борту может размещаться небольшая генераторная установка — разумеется, с условием ее безопасности для пассажиров и низкого уровня шума, соответствующего требованиям, предъявляемым к современным электробусам.

Электробус, как это часто принято подчеркивать, представляет собой пассажирский автотранспорт новой генерации — поэтому инновационные решения, внедряемые в его конструкцию, относятся не только к силовому агрегату и аккумуляторной батарее, но и к другим узлам и агрегатам. Ниже мы на примере двух представителей российских электробусов первого и второго поколения проследим эволюцию машин этого типа, происходящую в нашей стране.

«ПЕРВЫЙ РОССИЙСКИЙ»: НЕФАЗ-5299 С ЛИТИЙ-ИОННЫМИ АКБ

NefAZ-5299-30-51

Пионер среди электробусов российского производства был создан на базе автобуса НефАЗ-5299 по заказу компании «Лиотех» для нужд госкорпорации Росатом — эксплуатации в городе Новосибирске, где он осуществлял перевозку персонала местного завода химконцентратов. Разработчиком первого отечественного автобуса на электротяге выступила инжиниринговая компания Drive Electro, в прошлом НИИКЭУ, о которой мы скажем отдельно.

В конструкции машины была реализована масса инновационных на тот момент времени решений. В частности, электробус был оснащен системой телеметрии, которая по ГЛОНАС- или GSM-каналам способна передавать данные на удаленный компьютер для контроля состояния батареи и основных агрегатов.

Но главной новацией стали литий-ионные аккумуляторы производства ООО «Лиотех», процесс полной зарядки которых занимал восемь часов. Для быстрой зарядки в течение двадцати минут от сети до 500 кВт на нем были установлены специальные разъемы. В роли зарядного устройства использовался установленный на крыше тяговый инвертор, получающий питание от трехфазной сети 380 В 50Гц. В процессе заряда потребляемая от сети мощность составляла около 40 кВт.

Специальная система контроля и обслуживания батареи (Battery Management System, BMS) непрерывно отслеживала параметры режима работы батареи и состояние отдельных ячеек, осуществляя контроль и управление процессом заряда батареи, ее балансировку и защиту от нештатных режимов работы.

Тяговый асинхронный электродвигатель, установленный на первый отечественный электробус, обеспечивал преобразование электроэнергии в энергию движения, а в режиме рекуперации частичный возврат электроэнергии в аккумуляторную батарею. Тяговый инвертор работал в режиме векторного управления электродвигателем, что позволяло добиться высокой точности и оперативности регулирования скорости и момента на валу двигателя, а также высокого КПД за счет минимизации потерь на нагрев и перемагничивание.

Тормозная система электробуса была оснащена компрессором FIAC CCS 100/338 M, присоединенный к осушителю штатной тормозной системы. Автобус имел электрический привод насоса гидроусилителя 24 В и жидкостную систему отопления с дизельным подогревателем.

НефАЗ-5299-30-31

Электробус, рассчитанный на максимальную техническую массу 19 тонн имел пассажировместимость 110 человек и был рассчитан на максимальный запас хода в 200 километров без подзарядки. Максимальная скорость, которую электрический НефАЗ-5299 был способен развивать на горизонтальном участке, составлял 70 километров час. Затраты электроэнергии на километр пути у первого российского электробуса составляли от 1 до 1,6 кВт*ч, что для начала десятилетия было отличным показателем. Однако уже через пять лет в России появится представитель нового поколения электробусов, существенно превосходящий по ряду характеристик своего предшественника — и произойдет это снова при непосредственном участии специалистов компании Drive Electro.

КАМАЗ-6282: ЭЛЕКТРОБУС ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

камаз

Осенью нынешнего года крупнейший российский производитель грузового и пассажирского транспорта — ПАО «КАМАЗ» — на выставке COMTRANS 2017, прошедшей в Москве, презентовал электробус второго поколения КАМАЗ-6282, разработанный в соавторстве с уже упомянутой компанией Drive Electro. Нужно заметить, что официальной презентации электробуса предшествовали испытания модели в ГУП «Мострансавто» на маршруте «м. Славянский бульвар – инновационный город «Сколково», где новинка зарекомендовала себя весьма положительно.

Сравнительно с электробусами первого поколения новая модель отличается обновленными интерьером и экстерьером. Видоизменен салон машины: в нем отсутствует шахта моторного отсека, что позволило увеличить общую пассажировместимость.

В электробусе КАМАЗ-6282 применены современные компоненты тягового электрооборудования, в т.ч. электропортальный мост и литий-титанатные (LTO) аккумуляторные батареи производства Drive Electro. На подзарядку батарей требуется всего 6-20 минут, что в 20 раз меньше среднего времени зарядки предыдущего поколения батарей. Электробус заряжается от станций ультрабыстрой зарядки с помощью полупантографа, в дополнение используется бортовое зарядное устройство, позволяющее заряжать накопитель от трёхфазной сети переменного тока 380 вольт (так называемая «ночная зарядка»). Примечательно, что зарядка электробуса возможна в условиях низких температур: аккумуляторные батареи работают без дополнительных систем подогрева даже при –40°С. Таким образом, новый электробус может перевозить пассажиров круглый год.

камаз

Максимальная скорость КАМАЗ-6282 — 75 км/ч, максимальный запас хода – 70 км. Отметим, что электробус адаптирован для маломобильной категории граждан, оборудован видеокамерами и спутниковой навигацией. Аккумулятор рассчитан, как минимум, на 20 тысяч циклов полного заряда/разряда – это более 15 лет интенсивной эксплуатации. По словам разработчиков, с учетом низкой стоимости обслуживания и эксплуатации электробус КАМАЗ окупается в середине своего жизненного цикла. В ходе уже упомянутой выставки COMTRANS 2017 образец электробуса второго поколения был передан для опытной эксплуатации сроком на два месяца «Мосгортрансу» – в церемонии приняли участие генеральный директор ГУП «Мосгортранс» Евгений Михайлов, генеральный директор ПАО «КАМАЗ» Сергей Когогин и генеральный директор Drive Electro Сергей Иванов. Электробус КАМАЗ и станция для его зарядки созданы специально для Правительства Москвы в рамках реализации Меморандума о создании Национального консорциума развития автономного подключенного электрического транспорта.

«Использование городского общественного электротранспорта способно полностью изменить дорожно-транспортную инфраструктуру Москвы, считает генеральный директор Drive Electro доктор технических наук, профессор Сергей Иванов. С переходом на транспортные средства автономного хода не только значительно снижается уровень загрязнения. Это выгодно и с финансовой точки зрения, так как обеспечивается экономия на топливе и обслуживании. Кроме того, появление общественного электрического транспорта будет способствовать увеличению числа частных электромобилей».

 К настоящему времени российская инжиниринговая компания Drive Electro, специализирующаяся в области проектирования электрических и гибридных систем для коммерческих автомобилей и общественного наземного транспорта, реализовала целый ряд проектов пассажирского электротранспорта с аккумуляторным ходом. В Новосибирске с 2012 года эксплуатируются электромобили и электробус НЕФАЗ, разработанные Drive Electro по заказу топливной компании Росатома «ТВЭЛ». В 2014 году в Туле начали курсировать 13 троллейбусов – первые в мире троллейбусы на основе литий-титанатных (LTO) аккумуляторов. В августе 2017 года партия из 10 троллейбусов с батареями Drive Electro была направлена в «Горэлектротранс» Санкт-Петербурга. Кроме того, Drive Electro уже вышла на рынок Восточной Европы и Западной Азии. Троллейбусы с большим запасом автономного хода модели 32100D – совместный проект Drive Electro и «Белкоммунмаш» – в конце 2016 года появились на дорогах городов Гомель и Гродно в Белараруси. В августе 2017 года первый электробус, разработанный российской компанией Drive Electro специально для турецкого автопроизводителя, отправился в Турцию. Ведутся активные переговоры о сотрудничестве с заказчиками в Германии, Латинской Америке и Таиланде.

KAMAZУчитывая, что первый отечественный электробус перевозил персонал промышленного предприятия, а представитель второго поколения уже работает в сфере городских пассажирских перевозок, нетрудно провести вектор дальнейшего развития этого типа автотранспорта. Более чем вероятно, что электробусы следующих поколений будут обслуживать междугородние и туристические маршруты. Разумеется, это потребует дальнейшего совершенствования аккумуляторных батарей, заряда которых должно будет хватать на сотни километров пути — а также телеметрических систем, передающих информацию о состоянии и режимах работы электробуса. Учитывая европейский опыт производителей автономного пассажирского транспорта, отечественным разработчикам это вполне по силам. И вполне возможно, что уже через какие-то пять-десять лет мы сможем насладиться путешествием из Москвы в Петербург, находясь в салоне абсолютно бесшумно движущегося автобуса.

электробус

В качестве поскриптума к этому небольшому материалу назовем еще один весомый аргумент в пользу автобусов на электротяге, возможно, самый важный из них. Электробусы весьма экономичны в эксплуатации — именно по этой причине мэрией российской столицы уже принято решение о постепенной замене всего автобусного парка на электробусы. Другие российские мегаполисы такую возможность пока только взвешивают.

Категории
Наука и инновацииСтатьи

Комментировать

*

*

Похожие