Управление главного конструктора АВТОВАЗ (коллектив авторов) - Высокой мысли пламень (Часть третья)
Если в СГУ электрическая машина должна разгонять только двигатель до оборотов х.х., то в параллельном гибриде она должна разгонять весь автомобиль, т.е. для гибридного варианта требуемая мощность всегда явно больше.
Учитывая, что предельно допустимые диаметры электрической машины и в том и в другом случае одинаковы (определяются конструкцией силового агрегата), то разница будет лишь в аксиальной длине.
В одном случае это будет проставка между ДВС и КП толщиной, к примеру, 40 мм, а в другом – 60 мм, что, естественно, несущественно.
Лишь бы всё это поместилось под капотом автомобиля.
Исходя из этого, совместно с Новосибирским государственным техническим университетом (НГТУ) была разработана конструкторская документация для двух автомобилей: 2110 и 1118.
В первом случае из-за ограниченности ширины подкапотного пространства удалось реализовать только вариант со стартёр-генераторным устройством на пиковую мощность 4 кВт и напряжением 42 V.
Во втором случае был реализован гибридный вариант типа Power Assist, являющийся полным аналогом серийно выпускаемых гибридных автомобилей Honda Insight и HondaCivic.
Если сравнить характеристики автомобилей 1118 в гибридном исполнении с автомобилем HondaCivic, то видно, что последний, выигрывая у гибридной Калины по расходу топлива 28%, имеет почти вдвое большую стоимость.
Последнее обстоятельство может быть решающим для реализации автомобилей ВАЗ в гибридном исполнении на зарубежных рынках.
В настоящее время разработана КД на все элементы полноразмерной гибридной энергоустановки параллельного типа, проведены предварительные расчёты расхода топлива при движении по европейскому циклу для четырёх алгоритмов управления.
Собран автомобиль с мотор-генератором 4 кВт на напряжение 42 V. Реализован старт-стопный режим, над остальными режимами предстоит ещё поработать.
Следует отметить, что этот автомобиль сделан без всякого финансирования, на чистом энтузиазме ВАЗа и двух новосибирских предприятий – НГТУ и Института ядерной физики (ИЯФ).
Для создания полноразмерного гибрида с мощностью на 15 кВт требуется заключение договоров с предприятиями-соисполнителями примерно на 3,5 – 4 млн. руб.
В своё время, в сентябре 2003 года, мы выходили с таким предложением к вице-губернатору Самарской области В. Казакову и вроде бы даже получили положительную резолюцию, но до практического выделения средств дело так и не дошло.
Схема гибридной энергоустановки.
Статор и ротор ГЭУ.
Статор ГЭУ, установленный на двигатель.
Статор и ротор ГЭУ на двигателе.
Установка сцепления на роторе ГЭУ.
ГЭУ в сборе с коробкой передач (вид сбоку).
ГЭУ в сборе с КП (вид сзади).
Май 2001 года. Группа разработчиков гибридной энергоустановки: В. Бойко, А. Шевченко (НГТУ, г. Новосибирск), В. Скребенков, Н. Сибатов, А. Беспалов, А. Медведко (ИЯФ, г. Новосибирск), В. Кашканов.
Антэл
Автомобиль на топливных элементах – так расшифровывается это название (придуманное, кстати, Г. Мирзоевым).
Сами топливные элементы как таковые не являются чем-то новым. Первый такой элемент (вернее, его действующая модель) был собран ещё в 1839 году британским судьёй Уильямом Гроувом (William Grove), который всё свободное время отдавал изобретательству.
Он обнаружил, что знакомый всем нам ещё со школы процесс электролиза воды с разложением на водород и кислород является, как ни странно, обратимым.
При наличии соответствующего катализатора (у Гроува это была платина) водород и кислород могут соединяться в молекулы воды с выделением электрического тока. Каждая такая топливная ячейка выдаёт напряжение до 1V, однако их можно объединять в батареи, получая довольно большие мощности.
Процесс сопровождается образованием воды и выделением некоторого количества тепловой энергии.
Энергетический кпд водородных топливных элементов значительно выше, чем у традиционных энергоустановок, и может достигать 90%.
Килограмм водорода по калорийности эквивалентен примерно 4,5 литра бензина.
Почему же человечество почти два века не использовало столь заманчивый и практически бездонный источник энергии?
Дело в том, что топливные элементы (далее в тексте ТЭ) получались очень дорогими – прежде всего из-за стоимости катализаторов (это в основном платина и палладий).
Хотя это и не стало препятствием для создателей лунников и челноков – и советских, и американских. Здесь ТЭ оказались незаменимыми и прошли первую технологическую и практическую доводку и обкатку.
Только как спустить их из космоса и приспособить для земных нужд?
И в конце XX века созданием реальных, предназначенных для продажи автомобилей, использующих энергию водородного цикла, занялись крупнейшие автопроизводители: GM, Ford, Volkswagen, BMW, Toyota, Honda и другие.
Появилась ещё одна многообещающая альтернатива электромобилям, столь резво в своё время начавшим, но так и остающимся пока весьма ограниченными в применении.
А вот появлением ТЭ на нашем заводе мы обязаны энергии и настойчивости Г. Мирзоева (главного конструктора с 1976 по 1998 год).
Ему и предоставим слово.
Г. Мирзоев.
Узнали мы, что ещё в доперестроечные времена несколько институтов АН СССР работали над проблемами водородной энергетики – в основном по оборонно-космической тематике.
Начались поиски путей доступа к этим ТЭ.
Где-то к маю 99-го года выяснилось, что нужные нам устройства применяются в Буране. Диапазон поисков сузился до ракетно-космической корпорации (РКК) Энергия имени Королёва.
Используя все свои связи, через третьи-пятые руки узнали фамилии и телефоны, созвонились:
– Мы с ВАЗа, хотели бы поговорить о совместной работе.
– А откуда вы о нас узнали?
В конце концов удалось получить согласие на встречу.
– Ладно, приезжайте.
– А куда приезжать?
Объяснили. Но предупредили:
– У нас режимное предприятие, провести вас внутрь мы не сможем. Давайте встретимся у проходной, а дальше что-нибудь придумаем.
Встретились у проходной.
– А теперь куда пойдём?
– Есть тут у нас берёзовая роща, в ней и погуляем, и поговорим, чтобы чужих ушей рядом не было.
Хорошо, пошли в рощу. Их трое, нас трое. Часа полтора бродили кругами, разговаривали. Любое слово, любой показатель из них приходилось клещами вытягивать.
Такой была первая встреча. Потом состоялась вторая, третья… Мы уже узнали, что в Королёве делали только саму энергоустановку, а батареи топливных элементов они получали с Уральского электрохимического комбината (УЭХК, г. Новоуральск).
Пришлось пробиваться туда.
– Мы с ВАЗа, хотели бы сотрудничать.
Сначала знакомая осторожная задумчивость во взглядах: пускать – не пускать, разговаривать – не разговаривать? Тем не менее пустили, даже устроили встречу со своими ведущими специалистами. Собралось человек восемь.
– А вы знаете, что такое топливный элемент?
– Весьма приблизительно.
– А вы знаете, сколько это стоит?
– И сколько?
– Только разработка потребует 5 миллионов долларов ежегодно, в течение 15 лет.
– Тогда извините за беспокойство, вы нас не за тех принимаете. У нашего завода таких денег нет.
Словом, не нашли понимания. Через два часа нас в гостинице разыскивают:
– Давайте завтра ещё встретимся.
Короче, заключили договор. С первичной стоимостью для нашей стороны (не поверите!) 7 миллионов. И даже не долларов, а рублей!
За эти 7 миллионов мы сделали Антэл-1. И через несколько месяцев уже не мы за этими секретными учёными-разработчиками-изготовителями ходили и их упрашивали, а они нам о себе напоминали. Потому что мы вернули им любимую работу!
Знаете ведь, чем история с Бураном закончилась? Его приспособили в аттракцион для московского парка культуры и отдыха.
Так уральцы готовы были, мне кажется, работать с нами даже бесплатно (признаюсь, ВАЗ не по всем счетам ещё с ними расплатился).
