Технико-экономическое обоснование создания автомобиля на электротяге c использованием мотор-колеса по типу Колеса-Дуюнова

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технико-экономическое обоснование создания автомобиля на электротяге c использованием мотор-колеса по типу Колеса-Дуюнова

Володькин И.С., Цыбин С.А., Усов Н.В.

Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е. Алексеева

В статье представлено технико-экономическое обоснование создания автомобиля на электротяге с использованием мотор-колеса по типу Колеса-Дуюнова. Ограниченное количество углеводородов заставляет искать возможности использования альтернативных источников энергии, чем и является электрическая энергия. Идея применения электроэнергии в автомобиле не нова, но появление разработки принципиально нового электродвигателя Д.А. Дуюнова делает перспективным создание не гибридного, а автомобиля полностью на электрической тяге. Над реализацией такого автомобиля работают многие мировые компании такие как Tesla, GM, Jaguar, Toyota и Mazda. Но двигатель-колесо, созданное русским инженером, является уникальным. Поэтому использование данного изобретения поможет создать принципиально новый электромобиль, более мощный и экономичный, и сделать его массовым в производстве.

Ключевые слова: мотор-колесо, электротяга, экологичность, электромобиль, технико-экономическое обоснование, экономическая эффективность.

In this article the feasibility study of the electric vehicle creation using the Duyunov motor-wheel type is discussed. A limited number of hydrocarbons makes the search for the possibility of using alternative sources of energy that is electrical energy. The idea of using electricity in a car is not new, but the emergence of D.A. Duyunov's fundamentally new development makes promising the creation of not a hybrid, but the car completely on electricity. Many global companies (Tesla, GM, Jaguar,Toyota, Mazda) work on the implementation of such a vehicle. But the engine-wheel, created by a Russian engineer, is unique. Therefore, the use of the present invention will help to create a fundamentally new electric car, more powerful and economical, and make it in mass production.

Keywords: the motor-wheel, electric traction, ecological safety, electric vehicle, feasibility study, economic efficiency.

Попробуем разобраться в чём же уникальность мотор-колеса? Основным отличием от ранее используемых электродвигателей является использование комбинированной компоновки обмотки статора, особым образом получившим название “Славянка”, при этом значительно уменьшаются или исключаются вовсе некоторые “паразитные явления”, такие как шумы, вибрация и гармоники высокого порядка. В результате уменьшается нагрев обмоток статора, и уменьшается сопротивление вращения колеса. Так же силовой установкой является само колесо, что ранее было невозможно из-за больших габаритов, веса и низкого пускового момента [7].

Рассмотрим, как может изменится общее устройство автомобиля.

В электромобиле будет отсутствовать ДВС, который очень сложен по своему исполнению (по сравнению с электродвигателем), полностью отсутствуют элементы трансмиссии (нет коробки переменны передач, нет приводов на ведущие колёса, нет карданной передачи, а также отсутствует редуктор ведущего моста), не будет системы выпуска отработанных газов, а также ёмкости для хранения горючего. Все выше перечисленные элементы составляют порядка 50-60% массы автомобиля [4].

Помимо этого, одна из основных задач, которую преследуют производители данного типа автомобилей, это экологичность. В современном автомобиле же используются всевозможные виды горючего (бензин, дизельное топливо, керосины, природный газ), а также технические жидкости (моторные масла, трансмиссионные масла, гидравлические масла, охлаждающие жидкости). Данные материалы, основу которых составляет производные от нефтепродуктов, серьёзно загрязняют окружающую среду: атмосферу (выхлопные газы), почву и воду. К примеру, все охлаждающие и тормозные жидкости содержат этиленгликоль, который является сильнейшим ядом для всего живого. К сожалению, на данный момент порядок утилизации на практике не имеет определённого решения. Стоит отметить, что именно выхлопные газы являются основным элементом загрязнения в крупных городах. И, в связи с этим, электромобиль является идеальным средством передвижения в плане экологичности [4].

Конечно, в результате отказа от силовой установки (двигателя) придётся искать решения по замене гидроусилителя руля (в перспективе замена на электроусилитель руля), пневматического усилителя тормозных систем (электроусилитель), а также исключить из конструкции дифференциал, что делает более сложным распределение усилия на ведущие колёса во время изменения направления его движения и требует включения в конструкцию электромобиля контроллера. В комплексе с гидравлической или пневматической системой тормозов в перспективе можно будет использовать рекуперативное торможение самих двигателей (переводя их в генераторный режим работы), что позволит существенно сэкономить электроэнергию, особенно во время движения на затяжных спусках. Для четкого контроля всех электронных систем автомобиля требуется мощный контроллер, над разработкой которого в данный момент и работает Д.А. Дуюнов. Благодаря исключению из конструкции автомобиля тяжелых и объёмных агрегатов и деталей, высвобождается большая площадь, которая позволит увеличить полезную нагрузку. Конструкционно изменится и сам кузов, например, будет отсутствовать неудобная для пассажиров ниша, в которой располагался карданный вал, возможно изменение формы подкапотного пространства и багажного отделения [4].

Также изменятся ходовые качества автомобиля: отсутствие редуктора заднего моста существенно увеличит клиренс автомобиля, а что самое главное-появится 4 независимых ведущих колёса, что в свою очередь значительно улучшит проходимость транспортного средства. Выгодно улучшится сбалансированность массы автомобиля, то есть источники энергии (батареи) можно разместить на днище автомобиля равномерно, что позволит улучшить управляемость автомобиля и устойчивость во время движения, так как центр тяжести будет расположен ниже оси колес. Управление автомобилем станет более удобным и будет иметь всего 2 передачи (вперед, назад), причём задняя передача будет возможна при простейшем изменении полюсов электродвигателей и останутся 2 педали (газ и тормоз) [4].

Опытный образец автомобиля на двигателях Д.А. Дуюнова уже испытывался на базе ЗАЗ 968. Он значительно превосходил другие электромобили, оказался более экономичным по использованию энергии по сравнению со своими аналогами. Образец имел два ведущих электроколеса которые весили по 18 кг и имели мощность 20кВт каждое (это эквивалентно 52 л.с.) и батарею ёмкостью 60 кВт*ч, что позволило пройти более 500 км без подзарядки. При должной мощности сети батареи заряжались полностью за 3 часа [3]. Например, машина компании Tesla на стандартном асинхронном двигателе, имея ёмкость в 65 кВт*ч может проехать 335 км.

Электромобиль ЗАЗ 968 по скоростным качествам не уступал Tesla [6].

Данная информация позволяет нам посчитать экономическую эффективность электромобиля.

Имея тариф по электроэнергии 5руб-кВт*ч, полная зарядка батарей обойдётся в 300 рублей (рассчитывая по самому высокому тарифу). Исходя из этого 100 километров пути обойдутся в 60 рублей. Для примера малолитражка HyundaiAccent, на 100 километров пути по трассе потребляет 7 литров бензина марки АИ 92, литр которого в среднем стоит 34 рубля, что в итоге составляет 238 рублей. И это только расход горючего, а если взять в расчет техническое обслуживание автомобиля, то необходимо учитывать расход следующих материалов:

моторное масло - замена через 15000 км стоимость жидкости 5 литров за 2300 руб.;

трансмиссионное масло-замена через 70000 км 2,5л. 1500 руб.;

охлаждающая жидкость- замена через 70000 км 5л. за 700 руб.;

жидкость для гидроусилителя руля - замена через 60000 км 2л. 600 руб.

электродвигатель дуюнов электромобиль статор

Рис.1. Сравнение затрат на 100000 км

Исходя из расчетов, приведенных в таблице видно, что электромобиль более чем в 4 раза экономичнее чем малолитражный автомобиль. С учетом обслуживания автомобиля в сервисе, затраты возрастут еще больше [5].

Нельзя не учитывать недостатки электромобиля:

большая масса батарей и обширная площадь размещения (60кВт*ч весит 450 кг);

при эксплуатации в зимних условиях падает электрическая ёмкость батарей, что влияет на дальность пробега автомобиля;

отсутствие инфраструктура для подобных авто (зарядных станции).

Отсутствие горючего топлива в автомобиле фактически исключает возможность взрыва при возгорании, что, несомненно, повысит безопасность пассажиров при ДТП.

В заключение можно сказать, что мотор-колесо Д.А. Дуюнова - это огромный шаг вперед по созданию более экономичного, экологичного и доступного автомобиля нового поколения полностью на электрической тяге.

Список литературы

1. Дарьенков А.Б., Хватов О.С., Юрлов Ф.Ф., Усов Н.В. Определение экономической эффективности дизель-генераторных электростанций с переменной частотой вращения вала / А.Б. Дарьенков, О.С. Хватов, Ф.Ф. Юрлов, Н.В. Усов // Вестник астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2014. - № 3. - С. 64-68.

2. Новикова В.Н., Юрлов Ф.Ф., Усов Н.В. Применение принципов гарантированного результата и гарантированных потерь для выбора оптимальных инновационных решений в условиях неопределенности / В.Н. Новикова, Ф.Ф. Юрлов, Н.В. Усов // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1-1.

3. Юрлов Ф.Ф., Леонтьев Н.Я., Усов Н.В. Оценка эффективности инновационно-инвестиционных проектов с учетом многокритериальности и интересов заинтересованных сторон: монография / Ф.Ф. Юрлов, Н.Я. Леонтьев, Н.В. Усов; Нижегород. гос. техн. ун-т, Нижний Новгород, 2014. - 176с.

Размещено на Allbest.ur