Назначение разработки: Проект посвящен повышению энергоэффективности и экологической чистоты легковых автомобилей за счет использования возобновляемых и альтернативных источников энергии. В отличии от существующих электромобилей и гибридных автомобилей результаты исследования могут быть реализованы в сегменте Low Cost (доступные по цене) за счет внедрения оригинальной гибридной силовой установки. Проект предусматривает прикладные разработки в области энергоэффективного автомобилестроения, включающие как теоретические исследования, связанные с совершенствованием концепции создания экологически чистых автотранспортных средств, так и практические разработки гибридного автомобиля на базе серийного легкового автомобиля ЗАЗ Ланос. В рамках проекта планируется также разработать систему зарядки тяговых аккумуляторных батарей от стандартной электрической сети 220 В, 50 Гц.

Рекомендуемая область применения: Область применения - автомобилестроение. В Украине и за рубежом нет аналогов гибридной силовой установки автотранспортного средства, которая объединяет новейшие технологии в области: современных источников энергии (аккумуляторных батарей), тяговых электродвигателей и генераторов, преобразователей напряжения, систем заряда аккумуляторных батарей, систем управления и т.п. и при этом имеет "бюджетную" стоимость. Выполнение проекта будет способствовать развитию новейших перспективных технологий в области разработки, внедрения и эксплуатации экологически чистых транспортных средств, а также росту международного авторитета Украины в сфере образования, науки и техники на мировой арене.

Техническая характеристика: Основные технические характеристики разработанного экспериментального образца гибридного автомобиля ЗАЗ Ланос Гибрид, полученные при проведении его дорожных испытаний в реальных условиях движения по г. Харькову: пробег на электрической тяге - 40 км, максимальная скорость на электрической тяге - 11,11 м/с (40 км /ч), расход топлива в гибридном режиме движения при дальности пробега до 60 км - до 3 л/100 км, расход электрической энергии в режиме электромобиля в городских условиях движения - 130 Вт*ч/км, время полной зарядки АКБ от электрической сети 220 В, 50 Гц - 6 ч, потребляемая мощность от сети во время заряда не превышает 1750 Вт. Система управления силовой установкой разработанного гибридного автомобиля обеспечивает старт с места, начало движения и разгон до скорости 11,11 м/с (40 км/ч) на электрической тяге. Во время последующего набора скорости движение осуществляется с помощью ДВС на повышенной передаче в режиме базового автомобиля. В процессе торможения система управления обеспечивает рекуперацию кинетической и потенциальной энергии автомобиля, осуществляя подзарядку аккумуляторных батарей. В случае недостатка электромагнитного тормозного момента электрической машины подключается штатная гидравлическая система торможения автомобиля.

Преимущества перед аналогами: Благодаря разработанной концепции создания экологически чистых автотранспортных средств и практическому сравнительному исследованию разработанного гибридного автомобиля ЗАЗ Ланос Пикап с серийным автомобилем Toyota Prius был устранен ряд нерешенных проблем и недостатков современных гибридных силовых установок, таких как: 1) значительно снизилась стоимость силовой установки, а срок окупаемости разработанной гибридной силовой установки составляет 2 года или 20 000 км пробега. Высокая стоимость существующих гибридных автомобилей и электромобилей не окупается за счет полученной экономии топлива и энергоресурсов практически на протяжении всего срока эксплуатации; 2) повысилась экологическая чистота установки, потому что в разработанном гибридном автомобиле пробег на электрической тяге, который определяется энергоемкостью аккумуляторных батарей и режимами их работы, значительно превышает пробег автомобиля Toyota Prius; 3) повысилась эффективность использования аккумуляторных батарей с 15...20% до 80...90%. Основное преимущество разработки, в отличие от серийных гибридных автомобилей, заключается в доступной цене. При этом технические характеристики разработанного гибридного автомобиля, например, такие как расход топлива и экологическая безопасность, не уступают серийному автомобилю Toyota Prius, а дальность пробега на электрической тяге превышает японский аналог более чем в 15 раз. Результаты исследований соответствуют пожеланиям самых требовательных потребителей, своевременные, имеют мировую значимость и новизну, поэтому актуальны не только для Украины, но и для всех стран мира.

Стадия готовности разработки: Опробовано в режиме опытной эксплуатации

Технико-экономический эффект: По сравнению с базовым аналогом в 3 раза повышается топливная экономичность и экологическая чистота, а стоимость автомобиля увеличивается при серийном производстве не более чем на 30 000 грн по сравнению с базовым автомобилем. Срок окупаемости гибридной силовой установки составляет 20 тыс. км. Расчет стоимости комплектующих, которые применяются для построения тягового электропривода гибридной силовой установки, показал, что в условиях серийного производства их стоимость составляет 21 000 грн, в условиях опытного производства - 33 000 грн (по состоянию на 02.2014). Основным преимуществом разработанной гибридной технологии является невысокая стоимость гибридного автомобиля, которая при серийном производстве будет в 3 раза меньше, чем стоимость автомобиля Toyota Prius. При этом по некоторым характеристикам разработанный гибридный автомобиль ЗАЗ Ланос Пикап (например, по расходу топлива и экологической безопасности) не уступает Toyota Prius, а пробег на электрической тяге превышает более чем в 15 раз, поскольку Toyota Prius способен преодолеть на электрической тяге не более 2 км.

Описание разработки:
()
Основной задачей проекта является модернизация серийного легкового автомобиля ЗАЗ с механической коробкой передач в гибридный вариант. Теоретические задачи, на которые направлен проект, заключаются в разработке концепции создания экологически чистых автотранспортных средств и определении перспективных направлений развития энергосберегающего автомобилестроения. Практические задания, на решение которых направлен проект, заключаются в разработке тягового электропривода, который будет работать в составе гибридной силовой установки автомобиля и включает в себя тяговый вентильный электродвигатель, энергоемкие литий-ионные аккумуляторные батареи, инвертор для взаимного преобразования постоянного напряжения в переменное, систему управления гибридной силовой установкой, систему заряда аккумуляторных батарей от стационарной электрической сети 220 В, 50 Гц и др. Практическая ценность полученных результатов подводит научно-практическую базу для решения проблемы энергоэффективности и экологичности транспортных средств на современном научно-техническом уровне. Проект включает все стадии единого инновационного процесса "наука - техника - производство", так как современные энергоэффективные и энергосберегающие научно-технические разработки авторов планируется внедрить в производственный процесс научно-технического центра открытого акционерного общества "Запорожский автомобилестроительный завод" (ЗАО "ЗАЗ"). Гибридный автомобиль, построенный по разработанной концепции, будет иметь принципиально новые качества и характеристики, что позволит повысить экономический и экологический потенциал, сделает его конкурентоспособным как на рынке Украины, так и в мире. Особенностью и преимуществом разработанного гибридного автомобиля является то, что технические решения опираются на создание оригинальных конструктивных, схемотехнических и программных наработок и ноу-хау авторов проекта. Методы и средства, которые применяются в разработках, имеют соответствующие охранные документы и защищены патентами. Для определения оптимальных управляющих воздействий гибридной силовой установки на заданном ездовомом цикле применялись методы динамического программирования и методы теории векторной оптимизации. При адаптации закона управления гибридной силовой установкой с характером ездового цикла использовались методы нейросетевого и нейронечеткого адаптивного управления. При проведении экспериментальных исследований были использованы методики и компьютеризированное диагностическое оборудование лаборатории компьютерной диагностики кафедры автомобильной электроники. В основу проекта положен такой научно-технический подход: для создания гибридного автомобиля целесообразно выбрать недорогой автомобиль типа ЗАЗ Сенс, ЗАЗ Ланос или др. При этом сам автомобиль и его существующая силовая установка остаются без изменений, только дополняются экологически чистым вентильным электродвигателем, который получает питание от литий-ионных аккумуляторных батарей через преобразователь напряжения. Разработанная система управления гибридной силовой установкой включает: систему управления тягово-скоростными характеристиками электрического двигателя в тяговом и генераторном режимах, систему управления тягово-скоростными режимами ДВС, систему управления процессом зарядки/разрядки й тяговой АКБ, систему заряда блока аккумуляторных батарей и др. Заряд тяговых аккумуляторных батарей на стоянке должен осуществляться от стандартной электрической сети 220 В, 50 Гц. Это позволит снизить себестоимость км пробега автомобиля на электрической тяге. Пополнение запасов энергии во время движения планируется осуществлять за счет работы системы ДВС-генератор и за счет рекуперативной энергии торможения для того, чтобы максимально использовать имеющийся запас кинетической энергии автомобиля. Идея научного проекта основана на том, что в загородном цикле движения эксплуатация автомобиля происходит в базовом и гибридном режимах, а в городском цикле - в режиме электромобиля. Основная рабочая гипотеза проекта заключается в создании гибридного автомобиля, который сочетает невысокую стоимость с современными показателями экономичности и экологичности, особенно при эксплуатации транспортного средства в городских условиях, в частности при движении в пробках.

Сведения о новизне разработки:
имеется патентов Украины -- 44 шт.
имеется патентов других стран -- 1 шт.

Результаты испытаний
Готово к внедрению

Возможность передачи за рубеж:
Совместное произв.,продажа, эксплуатация

Фотоприложение

Cтрана Украина

За дополнительной информацией обращайтесь:
E-mail: gal@uintei.kiev.ua