Кооперация

Кооперация

Наверное, вы помните, как год назад британско-малайзийская Lotus Engineering анонсировала в Женеве прототип APX: среднегабаритный «переходник» (crossover) с цельноалюминиевым несущим кузовом. Оригинальная конструкция VVA на клею и заклепках – без сложной и дорогостоящей сварки, ориентированная на малосерийный выпуск.

Так вот, интересный замысел не прозябает втуне: Lotus и американская компания ZAP (Santa Rosa, Калифорния) объявили о совместном проекте: полноприводный электро-«переходник», который по своим динамическим качествам не уступит самым крутым из потенциальных конкурентов. Таким, скажем, как BMW X5 с 4,8-литровой «восьмеркой». И даже Porsche Cayenne Turbo.

Компания ZAP не первый год занимается продвижением в Северной Америке экономичных и экологичных транспортных средств, и руководство полагает, что рынок созрел для столь неординарного продукта. Допустим, 1000 экземпляров в год – по 485 тыс. долл. Да, да –  под полмиллиона за машину; прогресс требует жертв. Около 480 млн долл. выручки, 60-80 млн прибыли; отчего же не довести такой проект до ума? Партнеры рассчитывают начать отгрузки революционного ZAP-X дилерам до конца 2008; рукой подать.

По проекту, ZAP-X сможет разогнаться с места до 96,5 км/ч (60 миль) где-то за 4 сек., объявленная максимальная скорость – 250 км/ч. Причем в «крейсерском» режиме экспериментальный электромобиль якобы способен пробежать на полной зарядке аккумулятора до 5,5 сотен км!

Прототип Lotus APX

Чудо электротехники

Ну не чудо ли? У прошлогоднего APX под капотом бензиновая V-образная «шестерка», которую у ZAP-X заменит электрический силовой агрегат. Все 4 колеса вращаются четверкой тяговых э-моторов – каждый максимальной мощностью в 120 кВт/163 л.с. В общей сложности до 480 кВт/650 с лишним сил – и колоссальный крутящий момент! Причем от 0 оборотов – как обычно у э-моторов.

Понятно, откуда у ZAP-X такая динамика; 4 мотор-колеса обеспечивают постоянный полный привод безо всяких дифференциалов. И дело не только в электротрансмиссии 4WD без валов и шестерен, но и в возможности распределять и перераспределять тягу по осям – и по каждому из 4-х колес. Тиристорный контроллер тысячи раз в секунду меняет частоту и силу импульсов тока индивидуально по четырем мотор-колесам. Под контролем быстродействующего ЦПУ (датчики скорости, угла поворота и скорости вращения «баранки», бокового ускорения и пр.) э-привод 4WD обеспечивает динамическое управление «рысканием» автомобиля – в реальном времени. Невиданные ранее возможности…

Мотор-колесо – и одновременно тормоз

А где брать э-энергию? От аккумулятора, вестимо; для ZAP-X предусмотрена литий-ионная батарея емкостью, судя по всему, примерно в 55 кВт•ч (и весом около 3,5 центнеров). Она заряжается от бытовой сети (plug-in – от розетки), что потребует 6-8 часов. Скажем, ночью. Тогда как зарядка от специального разъема высокой мощности (видимо, все же частичная) занимает лишь 10 мин.! Кстати, прикиньте средний расход э-энергии на 100 км пробега – в кВт•ч и в рублях. Заколдобитесь.

Конденсаторы

Кроме того, на борту ZAP-X размещается батарея ультраконденсаторов (емкостные накопители); совсем иной принцип – не электрохимические, а чисто электрические процессы. Во-первых, емкостный накопитель охотно принимает заряд мощными токами под высоким напряжением. Полная «дозаправка» возможна за доли минуты, а не тянется часами, как с электрохимическими аккумуляторами. Что допускает высокую степень рекуперирования кинетической энергии при торможении; нормальная никель-металлгидридная батарея просто не способна принять тормозную мощность в 80 кВт. Не лезет.

И наоборот: ультраконденсатор за десятки секунд безо всякого ущерба для здоровья отдает весь свой заряд, – если потребуется. Во-вторых, у емкостных накопителей высокий к.п.д. – до 98%, тогда как у никель-металлгидридных лишь 84%. И наконец, колоссальный рабочий ресурс – за 100 тыс. циклов заряд-разряд. На 2 порядка долговечнее электрохимического аккумулятора, который едва выдерживает 1000 циклов…

К сожалению, у конденсаторов крайне низкая плотность запасаемой энергии. Судите: никель-металлгидридные батареи сохраняют 70-90 Вт•ч на килограмм веса, литий-ионные – почти вдвое больше. Негусто – в сравнении с бензином, из килограмма которого хороший д.в.с. извлекает 4 с лишним кВт•ч! (Вот почему мы ездим на автомобилях с бензиновыми, газовыми и дизельными двигателями). Море энергии, тогда как даже самые ультра из конденсаторов запасают до 8 Вт•ч на килограмм…

То есть, заряженная батарея ультраконденсаторов весом в 50 кг несет какие-то 0,4 кВт•ч энергии. Допустим, тяговые электромоторы отбирают у нее при разгоне мощность в 120 кВт/163 л.с.; полного заряда едва хватит на 12 сек. А разве мало? Интенсивный разгон редко продолжается дольше 10 сек., а потом электрохимический аккумулятор (а также тяговые э-моторы в режиме альтернаторов при замедлении) так же быстро восстановит запас энергии. Сколько угодно раз…

На ходу

При отборе на тяговые э-моторы полной мощности (480 кВт) заряженный аккумулятор сольет весь запас энергии за какие-то 5-6 мин. К сожалению, буйство мощности и динамики продолжается недолго, но прокрутить на светофоре все 4 колеса «в дым» – легко.

Мало того, мощные мотор-колеса заменят обычные тормоза; у ZAP-X не предусмотрены ни гидросистема, ни тормозные диски. При замедлении автомобиля мотор-колеса работают в режиме э-генераторов и закачивают кинетическую энергию в аккумулятор. Иначе говоря, при торможении ZAP-X не парит атмосферу раскаленными дисками; дорогого стоит. Ну, а ABS, ESP и пр. встроены в электросистему органически – разве что без обычной вибрации на тормозной педали.

Всем хороши мотор-колеса, но есть и минус: неподрессоренные массы. Нелегонькие э-моторы повисают на ступицах колес и заметно ухудшают плавность хода и держание дороги. Недаром у Mitsubishi в последней конструкции экспериментального электромобиля «i» MiEV уже отказались от фирменной идеи мотор-колес и вынесли э-двигатель (через обычные полуоси со ШРУСами) на подрессоренное шасси. По мере продвижения проекта ZAP-X его создатели тоже призадумаются…

Виртуальная реальность

Длина прототипа Lotus APX – 4697 мм, ширина – 1852; колесная база – 2700 мм. Снаряженный вес – 1570 кг; с тяговыми аккумуляторами ZAP-X потянет на все 1850 кг. Немаленькая машина. Как подчеркивают представители ZAP и Lotus, пассажирское пространство и багажное отделение «переходника» нисколько не ущемлены; э-техника (и вспомогательный д.в.с.) размещена под капотом и раскидана по шасси. Что характерно, тяжелые аккумуляторы размещаются в двойном полу кузова – предельно низко. Центр тяжести, держание дороги и управляемость машины.

Замечательно? Нет слов; такой может стать легковушка, начиненная современной электротехникой. С инженерной точки зрения – вполне реально, хоть завтра на конвейер. Но готовы ли вы отдать за революционный «переходник» его реальную цену – полмиллиона долларов? Вот в чем вопрос.