RUSIAN — проект Внедорожника электрического.

RUSIAN - Внедорожник электрический с такими характеристиками: снаряженный вес 2500-т кг., суммарная мощность электромоторов 120-ть кВт, разгон до 100 км/час за 10 сек., максимальная скорость 150-т км/час и стоимость от 2000000 до 3000000 рублей.

Конструктивно электрический автомобиль проще, чем автомобиль с бензиновым или дизельным двигателем. Главная проблема — плотность энергии, то есть малый запас энергии, хранящейся в аккумуляторах, в пересчёте на килограмм веса аккумуляторов.

Наиболее совершенные современные электрические автомобили выпускает фирма Илона Маска — это модели Tesla 3, Tesla S и Tesla X.

Сделал запрос Аккумулятор Tesla X и узнал, что существуют ВВБ (ВысокоВольтные Батареи) автомобилей Tesla ёмкостью от 40-ка до 100 кВт*ч. Подробности смотрите на странице https://www.ion-cars.ru/battery-tesla-model-s-x/

ВВБ на 100 кВт*ч в 16-ти секциях (блоках) содержит 8256-ть аккумуляторов Panasonic типа 18650 (по 516-ть в каждом блоке), причём каждый блок имеет собственный контроллер заряда — разряда. Вес одного аккумулятора составляет 48,5 грамм, а суммарный вес 8256-ти аккумуляторов — 400416 грамм, то есть чуть более 400-т килограмм.

Особенностью ВВБ на 100 кВт*ч, в отличие от ВВБ гибридного автомобиля Toyota Prius, является отсутствие вентилятора — это означает, что налажен естественный отвод тепла от ВВБ.

Вскоре Tesla Motors полностью перейдёт на использование более ёмких аккумуляторов типа 2170 собственного производства, уже построена и начала выпуск аккумуляторов 2170 огромная фабрика Gigafactory — это позволило снизить зависимость от поставок продукции с фабрик Панасоника.

Преимущество ВВБ на аккумуляторах 2170 таково:

состоящая из 40 ячеек 2170 батарея имеет ёмкость в 700 Вт*ч, в то время как при использовании ячеек 18650 этот показатель не превышал 500 Вт*ч

Вес аккумуляторов 2170 составляет порядка 69-ти грамм, а цена LG M50 5000 мА*ч на АлиЭкспресс была 512,43 рубля — китайцы ломят цены нешутейно!

Неспроста Tesla Motors применяет именно литий-ионные аккумуляторы, хотя есть другие типы аккумуляторов, имеющие некоторые преимущества. Например, аккумуляторы на основе литий-железо-фосфатной технологии (LiFePO4), но они не проходят по весовым и стоимостным характеристикам, как показали проведенные мной расчёты.

Вес блока с контроллером мне пока неизвестен — принимаю оценочное значение в 30-ть кг., то есть добавление 5-ти кг. к весу аккумуляторов. Тогда вес 16-ти блоков с контроллерами — 480-т кг., а плотность энергии — 0,20833 кВт*ч/кг, хотя понятнее показатель 4,8 кг/кВт*ч. Считаю, что для грубых оценок (для облегчения подсчётов в уме) можно принять значение 5 кг/кВт*ч.

Вес ВВБ ёмкостью 180 кВт*ч, которой намерены оснащать старшую модель Внедорожника электрического Rivian, оцениваю в 900-т кг. — считаю это значение чрезмерно большим: даже 525-ть кг. многовато, а 900-т кг. просто глупо постоянно возить в автомобиле.

Лучше смириться с ограничением пробега и планировать поездки с регулярной подзарядкой, причём, по моему мнению, имеет смысл купить трёхфазную зарядную станцию и перед дальним путешествием вмонтировать её в автомобиль или возить на прицепе, а обычно использовать на собственном участке.

Кстати, 95 % американцев, владеющих электрическими автомобилями TESLA, обычно заряжают их на собственном участке.

Методы заряда аккумуляторов

Для заряда аккумуляторов применяется несколько методов. Как правило, метод заряда зависит от типа аккумулятора и обеспечивается зарядным устройством.

Медленный заряд постоянным током

Заряд постоянным током, пропорциональным 0.1-0.2 условной номинальной ёмкости Q в течение примерно 15-7 часов соответственно.

Самый длительный и безопасный метод заряда. Подходит для большинства типов аккумуляторов.

Быстрый заряд

Заряд постоянным током, пропорциональным 1/3 Q в течение примерно 3—5 часов.

Ускоренный или «дельта-V» заряд

Заряд с начальным током заряда, пропорциональным величине условной номинальной ёмкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда — примерно час-полтора. Возможен разогрев аккумулятора и даже его разрушение.

Реверсивный заряд

Выполняется чередованием длинных импульсов заряда с короткими импульсами разряда. Реверсивный метод наиболее полезен для заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, для которых характерен т. н. «эффект памяти».

Подсчитываю, насколько выгоднее использовать Внедорожник электрический RUSIAN по сравнению с Внедорожником, имеющим бензиновый двигатель.

Расход бензина тяжёлого Внедорожника оптимистично принимаю равным 15-ти литрам/100 км. Стоимость бензина 15*42 = 630 (рублей). То есть на каждый км. в среднем расходуется бензина на 6,3 рубля.

Чтобы подсчитать стоимость пробега одного километра на электричестве, использую такие данные:

Зарядить Rivian можно от терминала мощностью до 160 кВт: за полчаса в батарее «осядет» запас электричества для пробега 320 км.

За полчаса в аккумулятор попадёт заряд порядка 80 кВт*ч — на одном кВт*ч Внедорожник электрический RIVIAN проедет 4-ре км. Стоимость одного  кВт*ч у меня на даче составляет примерно 2,5 рубля — для облегчения расчётов принимаю стоимость электроэнергии на зарядной станции равной 4 руб/кВт*ч. Получаю значение 1 руб/км.

Поправки на меньший вес Внедорожника электрического RUSIAN и на зарядку от дачной розетки не делаю. По результатам испытаний узнаем реальную стоимость пробега Внедорожника электрического RUSIAN в разных условиях и при разных способах зарядки.

Разница равна 5,3 рубля/км. 2000000/5,3 = 377358 (км), то есть такой пробег полностью оправдает покупку Внедорожника электрического RUSIAN и обнулит расходы на его покупку!

Прикидка весьма грубая и имеющая большие запасы по снижению стоимости одного км. пробега на электричестве, вся проблема в отсутствии возможности заряжать Внедорожник электрический в Москве, да и в других городах и посёлках России.

Уверен, что Внедорожник электрический RIVIAN мало пригоден для серьёзных путешествий: на нём можно кататься от мотеля к мотелю, но забираться в глушь опасно для жизни — нет энергии для обогрева салона и источника тока для подзарядки аккумулятора.

Кроме того, обязательно нужен спойлер для улучшения аэродинамики и увеличения пробега на одном заряде аккумулятора, рейлинги во всю длину крыши для установки багажных дуг и верхнего багажника.

В передний багажник можно поместить и закрепить бензиновый генератор с парой металлических канистр с 40-ка литрами бензина — он позволит при необходимости подзаряжать аккумулятор.

Рассмотрел четыре варианта бензиновых генераторов и один вариант дизельного:

1) Малый — Elitech БЭС 950Р, 0,65 кВт, 21 кг., 56 дБ, 5700 руб. в tehno-grand.ru — его можно извлекать из багажника и ставить вдали от Внедорожника электрического, чтобы уменьшить шум и вонь.

2) Инверторный - Бензиновая электростанция Daewoo Power Products GDA 1500I — 1,2 кВт, 12 кг., ?? дБ (считается по отзывам тихим), 16990 руб. везде.

3) Средний - Wert G3000C, 2,3 кВт, 42,9 кг., 68 дБ, 11490 руб. в ОБИ — потребует установки высокой трубы для отвода выхлопных газов, но лучше возить в прицепе.

4) Большой — Wert G 6500, 5 кВт, 74 кг., 76 дБ, 21990 руб. в ОБИ — его нужно возить в прицепе и ставить прицеп с ним вдали.

5) Сверхбольшой дизельный — DAEWOO DDAE 11000DХE-3, 8,2 кВт, 134,4 кг., 78 дБ, 114990-то руб. везде — такой генератор и по высоте наверняка не поместится в переднем багажнике.

Считаю, что инверторным бензиновым генератором должен быть постоянно оснащён каждый Внедорожник электрический — это гарантирует возможность подзаряда аккумулятора, если в этом возникнет необходимость, и избавит от необходимости искать трактор для буксировки, ибо ни один разумный водитель даже Внедорожника не согласится буксировать такого тяжеленного монстра.

В экопарке собираюсь держать два электрических генератора: Инверторный и Большой. Модели окончательно выберу непосредственно перед покупкой. Осознаю, что дизельные генераторы экономичнее и выгоднее, но я не привык пользоваться дизельными двигателями и мне не нравится запах дизельного топлива. Хотя возможны варианты…

Электрический генератор не будет основным источником энергии, поэтому экономия на топливе не особо важна — он будет выполнять страховочную роль. Впрочем, по результатам зимовок в экопарке станет ясно, как часто придётся запускать генератор, что сформирует правильное отношение к нему.

На рейлингах можно закрепить несколько Солнечных Батарей, которые в светлое время суток будут подзаряжать аккумулятор даже во время движения. А на стоянке можно максимизировать получаемый заряд, выставляя СБ по азимуту и углу возвышения Солнца.

Внедорожник электрический имеет такие размеры, что позволяет его оснастить Солнечными Батареями суммарной площадью до 7-ми кв. м., то есть мощностью примерно до 1,096 кВт. В солнечный летний день такие СБ вполне могут подзарядить аккумулятор на 11 кВт*ч и даже более, то есть обеспечить Внедорожник электрический энергией на 44-ре км. пробега и даже более.

У меня средние дневные пробеги существенно ниже — это означает, что летом можно ездить на энергии, получаемой от Солнца. Избыток электрической энергии при желании можно закачивать в аккумуляторы дачной САЭС.

Примерный вес 7-ми кв. м. СБ составляет 79,46 кг., что, по моему мнению, весьма хороший показатель. Заказав разработку и изготовление специализированных СБ, вполне можно снизить вес СБ.

Стоимость СБ, если подсчитывать её, основываясь на розничных ценах, составит примерно 61814-ть рублей — вполне терпимо. Необходим будет и специализированный контроллер СБ, выдающий напряжение на заряд высоковольтных аккумуляторов — считаю, что его цена не особо сильно поднимет стоимость Внедорожника электрического RUSIAN, если будет налажено его массовое производство.

Наличие бензинового генератора и СБ позволит использовать заряд аккумулятора для подогрева воздуха в салоне с помощью тепловентилятора, а во сне можно согреваться с помощью электрического одеяла. Кроме того, можно воспользоваться подогревом сидений.

Надеюсь, что до мэрии Москвы и депутатов Госдумы в ближайшие годы дойдёт, что нужно всемерно поддерживать использование электрических автомобилей, чтобы улучшить экологическую обстановку в Москве и других городах России.

Решил прикинуть, можно ли использовать Внедорожник электрический RUSIAN для  дальних путешествий. Причём наиболее интересен полностью автономный вариант, так как наличие зарядных станций по выбранным маршрутам в значительной мере снимает проблему зарядки аккумуляторов.

В качестве примера рассматриваю А) путешествие в славный город Севастополь (примерно 1900-т км. от моего дома в Москве), Б) путешествие по Крыму (1500-ти км.) и В) возвращение в Москву из Керчи (1600-т км.) Суммарно получается порядка 5000-ч км.

Для дальних путешествий нужен аккумулятор высокой ёмкости — примем использование старшей модели ёмкостью 180 кВт∙ч с заявленным пробегом на одной зарядке более 660 км. Так как Внедорожник электрический RUSIAN будет немного легче, чем Внедорожник электрический Rivian, то пробег у него будет больше — примем 700-т км. Точное значение узнаем только по результатам всесторонних испытаний на полигоне НАМИ.

Итак, исходим из того, что один кВт*ч энергии, накопленной в аккумуляторе, обеспечивает в среднем пробег 4-ре км. Разбиваем весь маршрут от Москвы до Севастополя на три примерно равных отрезка по 633-ри км. — на каждый из них понадобится примерно по 158-мь кВт*ч.

Проблема состоит в том, чтобы во время движения и на стоянках гарантированно полностью компенсировать разряд аккумуляторов. СБ за светлое время суток дадут примерно до 15-ти кВт*ч, что слишком мало — вся надежда на генератор. Используя его 24-ре часа в сутки, сможем обеспечить 168-мь кВт*ч, если генератор будет иметь мощность 7-мь кВт.

Инверторный генератор HUTER DY8000LX-3 номинальной мощностью 6,5 кВт весит 74-ре кг, выдаёт 91-н дБ шума, имеет Удельный расход топлива
374 г/кВт*ч  и стоит 34000-чи рублей, Denzel GE8900E мощностью 7-мь кВт - весит 84-ре кг., даёт шум 99 дБ и стоит от 33087-ми рублей., а DDE DPG10551E мощностью 7,5 кВт — весит 94-ре кг, даёт шум 96-ть дБ и стоит от 45990-та рублей.

Любой из этих генераторов желательно перевозить в прицепе, организовав мощную приточную вентиляцию для охлаждения и отвод выхлопных газов. Можно попробовать поместить мощный генератор в передний багажник, но вряд ли удастся обеспечить такую звукоизоляцию, чтобы в салоне не было слишком шумно. Но заранее попробовать обязательно нужно, чтобы не таскать прицеп.

В переднем багажнике всё-таки придётся возить два зарядных устройства: однофазное на 220 В и трёхфазное на 380 В, чтобы на стоянках быстро полностью заряжать аккумуляторы, если представится такая возможность. Придётся заранее специально подбирать подходящие места стоянок.

Получается, что из Москвы в Севастополь за три дня Внедорожник электрический RUSIAN вполне может довезти меня и несколько пассажиров.

Таким образом, при дальних перегонах будут проблемы с зарядкой аккумуляторов, а при небольших дневных пробегах обычно будет хватать энергии, получаемой от СБ.

Используя сервис BlaBlaCar, можно попытаться подобрать трёх попутчиков (Москва — Севастополь — 4300 — 6800-т р./пассажир), а Керчь — Москва — 5800-т р./пассажир.

Учитывая озабоченность депутатов Госдумы тем, чтобы водители не зарабатывали на попутчиках, а лишь компенсировали стоимость бензина, глупо надеяться на то, что удастся обзавестись средствами на шикарный отдых в Крыму. Нынче даже соседа нельзя брать с собой на рыбалку, ибо можно нарваться на штраф.

Сравнение плотности энергии бензина, дизельного топлива и других видов топлива можно провести по такому изображению:

каждый вид топлива в инфографике выражен в Мегаджоулях/на 1 килограмм топлива.

Простым языком график показывает, сколько энергии высвобождается при сгорании одного килограмма топлива.

Источник: http://www.1gai.ru/publ/512401-skolko-energii-v-razlichnyh-vidah-topliva.html

К сожалению, самое важное значение на приведенном инфографике неразборчиво: у Литий-ионной батареи 0,875 МДж/кг, а у Алкалиновой батареи 0,67 МДж/кг.

Проверка: (3,6 МДж/кВт*ч) * (0,20833 кВт*ч/кг) = 0,75 МДж/кг — более низкое значение вызвано тем, мной добавлен вес коробки и контроллера. Без них имеем 0,75 * 480/ 400 = 0,9 (МДж/кг ) — оценочное значение почти совпало с официально принятым.

У Бензина 45,8 МДж/кг, а у Литий-ионной батареи в 52,3 раза меньше.

Даже у Навоза 12 МДж/кг, а у Литий-ионной батареи в 13,7 раза меньше! Безобразие: пора переходить на Навоз!

Строго говоря, нас должны интересовать не лукавый показатель заряда в А*ч (который лучше измерять в Кулонах — 1 А*ч = 3600 Кл) и не ёмкость в кВт*ч, а энергия, накопленная в ВВБ и измеряемая в Джоулях (1 кВт*ч = 1000 Вт * 3600 сек = 3,6 МегаДжоулей = 3,6 Мдж).

Думаю, что можно по размерам, весу и оценочному значению коэффициента Cx определить расход энергии при движении на разных скоростях — это позволит примерно оценить достижимый пробег.

Считаю, что нужно обязательно учитывать КПД процессов преобразования и передачи энергии, а также вес и сложность необходимых агрегатов, поэтому при сравнении автомобилей проще сравнивать пробеги на полностью заправленном баке и полностью заряженном аккумуляторе.

Есть мнение, что Внедорожник Rivian сильно напоминает Джип Гранд Чероки. Коэффициент аэродинамического сопротивления Джипа Гранд Чероки равен 0,37 — 0,39, принимаю среднее значение 0,38 и для Гранд Чероки, и для Rivian, и для Rusian, полагая, что Rivian и Rusian оснащены спойлером по примеру Гранд Чероки — спойлер улучшает аэродинамику.

Кстати, пикап Rivian модели R1T имеет длину 5475-ть мм., то есть почти 5,5 метра — явное потакание любителям гигантских машин.

Возможно, что со временем проведу оценку динамики, максимальной скорости, пробега и стоимости Внедорожника Rusian с ВВБ 100 кВт*ч, а заодно и всех моделей Rivian.

Главной характеристикой Внедорожников Rivian и Rusian считаю стоимость. Создателям Rivian явно не даёт покоя финансовый успех электрических автомобилей Tesla. Они, по моему мнению, попытались, но пока не смогли создать достойный электрический автомобиль типа седан, производство которого имеет смысл налаживать, и переключились на создание Пикапа и Внедорожника.

Как я понимаю, самая значительная часть стоимости электрических автомобилей приходится на стоимость ВВБ, причём с ростом количества энергии, которую можно хранить в ВВБ, растёт и стоимость ВВБ, а заодно и вес ВВБ. Поэтому считаю, что ВВБ должна хранить от 100 до 135 кВт*ч.

Если средняя стоимость одного аккумулятора типа 18650 составит 100 рублей, то стоимость 8256-ти аккумуляторов — 825600-т рублей, а при росте стоимости одного аккумулятора пропорционально будет расти и стоимость ВВБ. Думаю, что в Китае можно крупными партиями закупать аккумуляторы типа 18650 по цене порядка 100 рублей, но в этом ещё надо убедиться.

Для ВВБ 100 кВт*ч понадобится порядка 5714-ти аккумуляторов типа 2170 — снижение в 8256 /5714 = 1,44 раза, что существенно упрощает сборку блоков, суммарный вес чуть уменьшится, а стоимость с учётом оптовых скидок пока просчитать не удалось.

Считаю, что при цене ВВБ 100 кВт*ч (с 16-ю контроллерами заряда — разряда) порядка одного миллиона рублей вполне достижима стоимость Внедорожника Rusian порядка двух миллионов рублей, если отказаться от тех опций, без которых можно обойтись. Следует руководствоваться принципом «Всё гениальное просто!»

Даже современная телега вполне может обходиться без электрических стеклоподъёмников — всех причин приводить не стану, лишь замечу, что открытые окна увеличивают расход топлива и запыление салона.

Пора начинать в России серии собственных электрических автомобилей на единой платформе с несколькими типами кузова. Седан, хэтчбек, универсал, кроссовер, внедорожник и пикап могут иметь разную длину платформы — считаю, что достаточно трёх размеров платформ. Число блоков и ёмкость ВВБ будут соразмерны длине платформы.

Уверен, что к проектированию и производству Rusian нельзя допускать ни одного иностранца, иначе получатся такие же паршивые автомобили, как нынче выпускает АВТОВАЗ. Ни один разумный водитель не выберет продукцию АВТОВАЗа иначе, как по нужде и сдуру.

В России хватает своих специалистов и своих средств, чтобы построить нужные заводы и разместить заказы на производство необходимых комплектующих. Нужно всего лишь объявить национальную программу «Пересаживаемся на Э-мобиль!»

Начинать имеет смысл с постройки большой фабрики по производству аккумуляторов 2170, заключив с Panasonic договор о совместном налаживании производства.

Продукция ООО «ЛИОТЕХ» может быть использована в стационарных установках, электрических автобусах и электрических судах из-за высокого веса, к тому же у неё слишком высокая стоимость. Пока что в России нет собственного крупного производства литий-ионных аккумуляторов, что делает нерентабельным производство электрических автомобилей.

!…

Приглашаю всех высказываться в Комментариях. Критику и обмен опытом одобряю и приветствую. В особо хороших комментариях сохраняю ссылку на сайт автора!

И не забывайте, пожалуйста, нажимать на кнопки социальных сетей, которые расположены под текстом каждой страницы сайта.
Продолжение тут…