Понятие гибрид пришло из генетики. Там оно обозначает продукт скрещивания особей, принадлежащих к разным видам животных или сортам растений. Что касается техники, то здесь этот термин используется для обозначения сложного силового привода, использующего несколько видов энергии. На сегодня в автомобилестроении гибридизация не является чем-то новым. Так, автомобили, которые наряду с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) имели еще и электромотор, появились во второй половине ХХ века. Но особенно интенсивное развитие эта тема получила в последние годы в свете борьбы за экологию. Разработкой гибридных трансмиссий для мирового автомобилестроения сейчас занимаются такие известные зарубежные компании, как ZF Friedrichshafen AG, Eaton, Allison Transmission.Бурное развитие гибридных транспортных средств не осталось без внимания российских конст рукторов. Университет МАМИ создал свой опытный гибрид базе УАЗ-3153, а МГАУ (Московский агротехнический университет) использовал для аналогичной разработки трактор ВМТЗ-2048. Что же касается ЛиАЗа, то по словам представителя завода первоначально была идея оснащения автобуса зарубежной трансмиссией. Но появился и отечественный разработчик — электротехнический концерн «Русэлпром», а входящий в его состав Владимирский электромеханический завод оперативно изготовил для нового заказчика комплект тягового электрооборудования, работающего по последовательной схеме. Этот комплект и разместили на шасси низкопольного автобуса ЛиАЗ-5292.
Здесь позволим себе сделать небольшое отступление, пояснив, что современные гибридные силовые установки для коммерческого транспорта подразделяются на последовательные и параллельные. В первом случае ДВС используется только как мотор-генератор для выработки электроэнергии и заряда накопителя, а двигает транспортное средство электромотор, непосредственно связанный с трансмиссией. Данная схема позволяет наиболее эффективно использовать энергию торможения и отличается минимальной токсичностью выхлопа двигателя, который стабильно работает в оптимальном режиме. Между тем расход топлива в этой схеме может быть относительно высок по причине потерь, связанных с дополнительным преобразованием энергии. В свою очередь схема с параллельным гибридом характерна тем, что ведущие колеса могут приводиться в действие как ДВС, так и электромотором. К примеру, электродвигатель обеспечивает плавный старт и разгон, а в движении скорость поддерживается с помощью ДВС. Совместная же работа двух агрегатов используется в режиме максимальной мощности. По способности использования энергии торможения (рекуперации) такая схема уступает последовательной, зато дает больший запас хода из-за меньших потерь на преобразование энергии.
Выбор ЛиАЗом последовательной схемы обусловлен мировым опытом, минимальной стоимостью и сроками разработки, внедрения и окупаемости проекта. Примером подобной разработки может служить городской автобус MAN Lion’s City Hybrid, разработанный компаниями MAN Nutzfahrzeuge AG и Siemens. Кстати, его серийное производство запланировано на 2010 г.
На практике конструкция гибридной силовой установки представленного ЛиАЗа выглядит следующим образом. Используемый в качестве силового агрегата дизель Cummins ISBe4 (Euro 4) максимальной мощностью 185 л.с. расположен поперечно в заднем свесе со смещением к правой стороне. Кстати, в качестве опций предусмотрена возможность установки различных моторов, есть и варианты, работающие на газовом топливе. С двигателем агрегатирован асинхронный генератор переменного тока такой же мощности, как и ДВС, а в качестве тягового привода используется электродвигатель с максимальной кратковременной мощностью 250 кВт. Для управления потоками мощности и тягой служит контроллер верхнего уровня. Причем связь между контроллером, органами управления и отображения информации, а также электронным блоком управления ДВС осуществляется посредством мультиплексной шины CAN bus. В общей схеме также имеется блок силовой электроники, тормозной резистор сопротивлением 4 Ом (мощность торможения до 150 кВт) и буферный накопитель энергии, расположенный на крыше и представляющий собой набор из 12 суперконденсаторов суммарной емкостью 21 Ф. Их изготовителем является компания Maxwell Technologies.
К слову, суперконденсаторы — это относительно новый тип источников тока, занимающий промежуточное положение между аккумуляторами и традиционными конденсаторами. По сравнению с первыми, этот источник тока имеет более высокую удельную мощность, но низкую удельную энергию, а в сравнении со вторыми, наоборот — более высокую энергию при сопоставимом уровне мощности. В нашем случае такой накопитель энергии, подключенный в схему параллельно тяговому двигателю, обеспечивает пиковые потребления мощности тягового привода и позволяет рекуперировать кинетическую энергию при торможении автобуса. Согласно информации изготовителя, при работе дизеля в установившемся режиме на 25–30% снижается потребление топлива и в несколько раз уменьшается уровень выбросов. Кроме того, использование данной гибридной силовой установки позволяет повысить комфортабельность поездки для пассажиров: снизить уровень шума и вибрации при торможении.
Низкопольный ЛиАЗ-5292Х предназначен для работы в мегаполисах. Просторный и комфортабельный салон вмещает 100 пассажиров, 20 из них могут ехать на мягких сиденьях со съемными подушками и полутвердыми спинками. Благодаря специальной функции книлинг, уменьшающей угол въезда инвалидной коляски, имеется возможность перевозить людей с ограниченными возможностями. В салоне наряду со специальной аппарелью предусмотрены места для крепления инвалидных колясок. Система отопления салона использует тепло системы охлаждения двигателя, а также энергию автономного жидкостного отопителя Spheros, включенного в общий контур. Он является аналогом известного европейского агрегата Webasto Thermo 300 с максимальной отопительной мощностью 30 кВт. Данный выбор обусловлен, с одной стороны, большими размерами салона, а с другой, скромными параметрами силового агрегата, являющегося в данном случае источником тепла. Кстати, в автобусе имеется и отдельный передний отопитель, обеспечивающий приоритетный обогрев рабочего места водителя.
Среди прочих конструктивных особенностей новинки можно отметить усиленную конструкцию крыши, несущую на себе блоки суперконденсаторов. Некоторые изменения коснулись и рабочего места водителя. В частности, центр приборной панели теперь занят многофункциональным дисплеем, на котором в процессе работы отображается вся необходимая информация о работе гибридной силовой установки, а из аналоговых элементов остался лишь указатель уровня топлива. Между тем на своем стандартном месте остались кнопки управления трансмиссией. Только теперь их не 6, как на машине с АКП, а всего 4: стоянка, нейтраль, вперед, назад.
Гибридный концепт-автобус унифицирован существующими низкопольными автобусами марки ЛиАЗ по кузову и типам агрегатов, что дополнит продуктовую линейку «Русских автобусов», работающих на альтернативных видах топлива (дизель-газ-электричество). Одновременно это позволит крупным пассажироперевозчикам сформировать наиболее эффективную городскую маршрутную сеть, объединив на одной базе разные виды транспорта. По словам представителей дивизиона «Русские автобусы», заинтересованность в данной модели уже проявили такие крупные компании, как «Мосгортранс» и «Мострансавто». К сертификационным испытаниям новой модели приступят уже в нынешнем году и на рынке первая опытно-промышленная партия появится в 2009-м.
Техническая характеристика автобуса ЛиАЗ-5292Х с гибридной силовой установкой (ГСУ)
Массогабаритные параметры
Полная масса, кг 18 800
Число мест для сидения 20
Количество мест для пассажиров в инвалидных колясках 2
Общая пассажировместимость, чел. 100
Габариты (ДхШхВ), мм 12 000х2500х3165
Характеристики
Максимальная скорость, км/ч 185
Двигатель тяговый асинхронный ТAД 225-380
макс. кратковременная мощность, кВт 250
макс. частота вращения, мин-1 5000
Мотор-генератор асинхронный ТАГ 225-280
макс. кратковременная мощность, кВт 250
макс. частота вращения, мин-1 5000
Привод мотор-генератора Cummins ISBe4 (Euro 4), турбодизель
мощность, л.с. 183
крутящий момент, Нм при мин-1 700 при 1500
Накопители на крыше, 12 шт., суммарная емкость, Ф — 21
общая масса, кг 700
по материалам:
Михаила Ожерельева
Журнал «Автопарк»
адрес статьи:
http://www.park5.ru/articles/by_theme/automechanics/1/475/
P.S. Сайт проекта: http://hybrid.ruselprom.ru
