Transcript Доклад

Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие
Заместитель генерального директора по
прогнозированию отрасли и стратегии ФГУП «НАМИ»
Исполнительный директор Технологической Платформы
«Экологически чистый транспорт «Зеленый
автомобиль»
Эйдинов Анатолий Алексеевич
Москва
27 ноября 2012 года
Предпосылки для распространения
электрических транспортных средств
Ужесточение
экологических
нормативных требований
Осведомлённость и
озабоченность общественности
о состоянии окружающей
среды – особенно в крупных
мегаполисах
Сокращение запасов и рост
цен на углеводородное
топливо
Препятствия на пути распространения электрических транспортных средств
 Высокая стоимость аккумуляторных батарей
 Низкая долговечность и надёжность аккумуляторных батарей
 Малый запас энергии, необходимость обеспечения быстрой зарядки
 По данным BCG, при подсчёте вредных выбросов в атмосферу по полному циклу «От
нефтяной вышки до колеса», электромобиль имеет лишь 40-60% преимущество перед
автомобилем с ДВС. По прогнозу развития технологий ДВС, к 2020-му году это
преимущество должно сократиться до 30-50%.
2
Транспорт и экология города
36%
Автобусы
90 %
46 %
Грузовые
21 %
Легковые
Вклад автотранспорта в
загрязнение воздуха
Негативное
воздействие
- Шум (ущерб
исключается)
- тормозная пыль
- вредные
выбросы (ущерб
исключается)
Легковые
Автобусы
Грузовые
3
Внедрение электрического транспорта на
территорию Российской Федерации
Внедрение легкового электрического транспорта в
России существенно затруднено многократной
разницей стоимости между электромобилем и
автомобилем с ДВС одного класса.
Для успешного и
экономически обоснованного
внедрения электротранспорта
на начальном этапе
необходимо:
Выделить схемы, позволяющие ограничить запас хода и вместе с тем уменьшить:
- стоимость АТС;
- массу;
- объём, занимаемый батареями.
Это возможно на транспортных средствах, двигающихся по заранее определённым
маршрутам в крупных мегаполисах, т.е. в первую очередь:
- общественный транспорт;
- коммунальная техника;
- лёгкие коммерческие автомобили.
4
Внедрение электрического транспорта на
территорию Российской Федерации
Тенденция – «облагораживание» исторических центров крупных городов России
Электробусы с ограниченным запасом
хода
Через центры проходит большое
количество
троллейбусных
и
трамвайных маршрутов, контактная
сеть которых портит облик города.
Ёмкость АКБ, необходимая для проезда
через центр города, ещё меньше чем
для прохождения целого маршрута.
Наличие тяговой АКБ в троллейбусе так
же позволит объехать аварии или
неправильно
припаркованные
автомобили на остатке маршрута.
5
Дорожная карта GM
6
Дорожная карта JAMA (Ассоциация
японских производителей)
Года
Автотранспортные
средства (АТС) с КЭУ
(гибрид)
Т
А
Б
2010
2015
2020
2030
Новые модели КЭУ
АТС с КЭУ
Электромобили (ЭМ)
Электромобили
Электромобили высокотехнологического исполнения
ЭМ с зарядкой
ЭМ с зарядкой
ЭМ высокотехнологичного
исполнения(с зарядкой)
АТС с Топливным элементом
(ТЭ)
Био-топлива
АТС с чистой дизельной
установкой
Интеллектуальные
транспортные системы (ИТС)
Перспектив
ные Liионные
Био-бензин
ТЭ
Водородный био дизель
Развитие ТЭ
Биотопливо
АТС с чист, дизель
Водородный биодизель
Этапы реализации ИТС
Автоматизированные
транспортные потоки
7
Обобщенное мнение частного сектора по
перспективе транспортной энергетике
Автомобили
2020 г.
2030 г.
80% и более
60 ÷ 70%
Другие типы автомобилей
около 30%
30 ÷ 40%
Автомобили с КЭУ (гибриды)
10 ÷ 1 5%
20 ÷ 30%
Электромобили. электромобили с подзарядкой
5 ÷ 10%
1 0 ÷ 20%
Электромобили на топливных элементах (ЭХГ)
минимум
1%
Чистые дизельные автомобили
минимум
около 5%
Обычные автомобили
Обобщенное мнение государственного сектора по транспортной энергетике
Автомобили
2020 г.
2030 г.
Обычные автомобили
50 ÷ 80%
30 ÷ 50%
Другие типы автомобилей
20 ÷ 50%
50 ÷ 70%
Автомобили с КЭУ (гибриды)
20 ÷ 30%
30 ÷ 40%
Электромобили, электромобили с подзарядкой
15 ÷ 20%
20 ÷ 30%
Электромобили на топливных элементах (ЭХГ)
около 1 %
около 3%
Чистые дизельные автомобили
около 1 %
5% ÷ 10%
8
Дорожная карта фирмы «Бош»
Бензин
HCCI
Электромобиль
с расширенным
запасом хода
Дизель
Бензин
Альтернативные
топлива
Альтернативные
топлива
Дизель
КЭУ
(Гибрид)
КЭУ
(Гибрид)
Электромобиль
с расширенным
запасом хода
1997
Сегодня
Электромобиль
на тяговом
источнике тока
Электромобиль
(тяговый
источник тока),
топливные
элементы
Электромобиль
на топливных
элементах
будущее
9
Дорожные карты в Европе, Китае и США
определены
2000 г.
2010 г.
2020 г.
2030 г.
130
95
TBD
Выбросы СО2 g/km
2040 г.
Снижение веса и мощности автомобилей
Инновации в ДВС и трансмиссии (бензин/ДТ/газ/альтернативные
источники/Н2)
ИНФРАСТРУКТУРА
Прототипы
Ниша Электромобили
Производство автомобилей на
топливных элементах
Массовое производство электромобилей
Полный гибрид
Микро/средний гибрид
- Старт массового производства
10
Доли продаж легковых автомобилей с
различными силовыми установками на
четырех рынках мира в 2020 году (%)
Западная Европа
Северная Америка
Япония
Китай
Всего в 2020 (%)
Сценарии:
1
Сценарий 1: Замедленный
Сжатый природный газ
КЭУ (Гибрид)
2
Сценарий 2: Устойчивый
Электромобили
Дизельные ДВС
3
Сценарий 3: Ускоренный
Электромобили с
увеличенным запасом хода
Бензиновые ДВС
11
Технологическая платформа Германии по
электромобилям
ИКТ и инфраструктура
Технология зарядки
Сетевая интеграция
Интерфейс энергии
Интерфейс трафика
Возобновляемые источники энергии
Приводная техника
E-машины
Системы привода
Управляющая электроника
Технология производства
Утилизация
Дисковые компоненты
Материалы аккумулятора
Облегчение конструкции
Материалы и компоненты
Облегчение конструкции
Разнообразие материалов
Системные облегчения конструкции
Технологические процессы
компоновка ЛА
BEV
PHEV
REEV
Грузовик
Энергопитание
Аккумулятор
Развитие сот и материалов
Новые концепции батарей
Концепции безопасности
Моделирование и анализ
Технологии процессов
Системные услуги
Интермодальные транспортные услуги
Услуги энергетического сектора
Мобильные услуги
Роуминг
12
Внедрение электрического транспорта на
территорию Российской Федерации
До сих пор предпринималось множество разрозненных попыток внедрения
электротранспорта различными единичными организациями. Однако столь серьёзный
шаг невозможно сделать только усилиями одной, двух или трёх организаций. Для
этого необходимо совмещение и синхронизация усилий:
Бизнес
(потребители)
Производители
Инфраструктура
Государство
Технологическая платформа позволяет прийти к общему пониманию целей, задач и
требований к составляющим проекта и получить взаимную поддержку!!!
13
Число автомобилей с КЭУ и
электромобилей (ЭМ)
Число транспортных средств в парке, тыс. шт., США
900
800
700
600
КЭУ
500
ЭМ
400
300
200
100
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Число транспортных средств в парке, тыс. шт., Япония
450
400
350
300
250
КЭУ
ЭМ
200
150
100
50
0
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
14
Типоразмерный ряд транспортных средств
с экологическими энергоустановками
Электромобили (ЭМ)
Тип
базовой
модели
ИЖ-2717222
(ВиС-2345)
грузопассажирский
Тип прив-да колес
задний
Полная масса
автомобиля, кг.
Fiat-Doblo
фургон
грузопассажирский
БРОНТО
грузовая
IVECO DAILY платформа
Ford Transit,
автобус
ПАЗ-3237
автобус
передний
1750
Масса перевозимого груза, кг/
число пассажиров
Габаритные
размеры, мм:
-длина
ВиС-2348
грузовой
300
ЛиАЗ-5292
автобус
Тяговая
модул. секция
автопоезда
Электротранспор
т. Троллейбусы
ТрОЛЗА-5265
задний
1930
3300
1750
350
13+1
сидяч.
мест
400
10250
1800
3500
16000
55/17+1
сидяч.
мест
106/
24+1 сидяч.
мест
1500
100/
18 сидяч. мест
4400
4430
4500
5540
4400
7885
11990
1200
11700
-ширина
-высота
1677
1740
1650
1650
1700
1700
1760
1885
1677
1800
2505
2815
2500
2880
1700
1700
2500
3410
Колесная база,
мм
2700
2460
2700
3300
2424
2700-3000
3200
3650
2100
Колея, мм, передних/задних колес
1300/1370
1400
1300/1770
1700/1560
1365
1940/1690
2100/1826
1400
2050/1840
Максимальная
скорость, км/ч
80
80
70
60
95
75
75
60 – 70
Запас хода по
циклу, км
100 – 130
80 – 115
80 – 100
150 – 200
до 220
до 250
до 250
Маневр без
конт. сети, 800 м
6,0
7,5
10,0
12,0 –
15,0
13,0
15,0
15,0
7,5
10,0 – 12,0
Только на
горизонтальном участке
Только на
горизонталь15
ном участке
Время разгона до
30 км/ч, с
Преодолеваемый
подъем
на
участке
длиной
150 м, %.
19,0
10,0 – 12,0 10,0 – 12,0
10,0 –
12,0
10,0 –
12,0
Типоразмерный ряд транспортных средств
с экологическими энергоустановками
Электромобили (ЭМ)
Продолжение таблицы
Тип
базовой
модели
Fiat-Doblo
фургон
грузопассажирский
Ford
Transit,
Iveco Daily,
автобус
БРОНТО
грузовая
платформа
ПАЗ-3237
автобус
ЛиАЗ-5292
автобус
Тяговая
модульная
секция
автопоезда
Электротранспорт.
Троллейбусы
ТрОЛЗА-5265
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
240 (480)
480
480
480
480
480
480
560
30
140
30
140
40
200
50
240
270
1340
510
2540
110
550
5
25
Электропривод
- тип тягового
электродвигателя
- номинальная
мощность, кВт
- частота
вращения (макс.),
мин-1
- масса, кг
бесконтактный
переменного тока.
бесконтакт.
переменного
тока.
бесконт.
перемен.
тока.
бесконт.
перемен.
тока.
бескон.
перемен.
тока.
бесконт.
перемен.
тока
бесконтакт.
переменного
тока.
бесконтактный
переменного
тока.
11
15
22
15
30×2
55×2
22
Тип силового
преобразователя
напряжения.
- масса, кг
3 фазный инвертор
напряжения (ИН)
Аккумуляторная
батарея:
- наименование,
тип
- номинальное
напряжение, В
- запас электроэнергии, кВт∙ч
- масса, кг
ИЖ-2717222
(ВиС-2345)
грузопассажирский
ВиС-2348
грузовой
37×2
3000
35
10
3000
45
3000
65
3 фазный ИН 3 фазный
ИН
10
10
3000
45
3000
100×2
3000
165×2
3000
65
3 фазный
ИН
3 фазный
ИН
3 фазный
ИН
3 фазный ИН
3 фазный ИН
10
20
35
10
25
3000
120×2
16
Типоразмерный ряд транспортных средств с экологическими
энергоустановками
Автомобили с комбинированными энергоустановками (КЭУ)
Тип
базовой
модели
"Соболь"
фургон;
автобус
"Газель"
фургон
задний
Тип привода колес
Полная масса автомобиля,
кг.
2800
Масса перевозимого груза,
кг/ число пассажиров
650/
6+1 сидяч.
мест
Габаритные размеры, мм:
- длина
- ширина
- высота
Колесная база, мм
Колея, мм, передних/задних
колес
Макс. скорость, км/ч
Запас хода по циклу, км
Контрольный расход
топливо в городском
режиме, л/100 км
Модель, тип, число и
располож.ие цилиндров
Рабочий объем, л
Мощность дв., кВт (л.с.) при
мин-1
Крутящий момент, н.м. (кгс)
при мин-1
"Максус"
фургон; автобус
«Валдай"
фургон
"Бычок"фургон
передний
3500
3200 фургон,
2800 автобус
ПАЗ-3237 автобус
ЛиАЗ-5292
автобус
задний
7300
6950
10250
1800
106/
24+1 сидяч.
мест
1100
900/
9+1 сидяч. мест
2900
2400
55/
17+1 сидяч. мест
4940
2075
2200
5400
2075
2900
4920
1900
2070
6090
2100
2245
6600
2210
2800
7885
2505
2815
11990
2500
2880
2760
2760
3100
3310
3650
3650
2100
1700/1700
1700/1560
1734/1734
1740/1702
1820/1690
1940/1690
2100/1826
120
115
125
95
95
95
75
до 150
до 250
до 250-300
до 220
до 250
6-7
7,5
6,8-7,0
13,0
15,0
до 350
8,5
10,0
ЗМЗ-40522;
Бензин Р4
Дизель Р4
ММ 3-245.12;
Дизель Р4
Сummins ISBe;
Дизель Р4
САТ 3126E;
Дизель Р6
2,5
2,5
4,25
3,92
7,2
103,0 (140)/5200
66,2 (90)/ 3800
90(122)/2400
314(32)/2250
110(149,5)
/2500
172(234)/2200
200,0 (20,4)/ 4500
300/1800
350(35)/1500
350(35)/1500
550(57)/1500
895(92)/1440
17
Типоразмерный ряд транспортных средств с экологическими
энергоустановками
Автомобили с комбинированными энергоустановками (КЭУ)
Продолжение таблицы
Тип
базовой
модели
"Соболь"
фургон; автобус
"Газель"
фургон
"Максус"
фургон; автобус
«Валдай" фургон
"Бычок" фургон
ПАЗ-3237
автобус
ЛиАЗ-5292
автобус
Последовательная структура
Схема решения по КЭУ
Электропривод:
- тип тягового
синхронный
генератора
бесконтактный
- номинальная мощность
30
- номинальное
380/220
напряжение, В
3000
- частота вращения, мин100
- масса, кг
синхронный
бесконтактный.
30
380/220
3000
100
синхронный
бесконтактный.
30
380/220
3000
100
синхронный
синхронный
синхронный
бесконтактный. бесконтактный. бесконтактный.
37
37
60
380/220
380/220
380/220
3000
3000
3000
120
120
120
синхронный
бесконтактный.
110
380/220
3000
120
- Тип тягового
электродвигателя
- номинальная
мощность, кВт
-частота вращения
(макс.), мин-1
- масса, кг
бесконтактный
переменного
тока.
30
3000
100
бесконтактный
переменного
тока.
30
3000
100
бесконтактный
переменного
тока.
30
3000
100
бесконтактный
переменного
тока.
37
3000
120
бесконтактный
переменного
тока.
37
3000
120
бесконтактный
переменного
тока.
30×2
3000
100×2
бесконтактный
переменного
тока.
55×2
3000
165×2
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
Li-Ion
480
15
70
480
15
70
480
15
70
480
30
140
480
30
140
480
40
200
480
65
330
МПСУ
3 фазный ИН
10
МПСУ
3 фазный ИН
10
МПСУ
3 фазный ИН
10
МПСУ
3 фазный ИН
12
МПСУ
3 фазный ИН
12
МПСУ
3 фазный ИН
20
МПСУ
3 фазный ИН
35
- Аккумуляторная
батарея
- наименование, тип
- номинальное
напряжение, В
- Запас энергии, кВт∙ч
- масса, кг.
-система
регулирования, тип
- силовой преоб-тель,
- масса, кг.
18
Прогноз развития энергетических
установок для автотранспорта
19
Диаграммы для разных батарей
(чистые ЭМ, гибридные с подзарядкой, чистые гибриды)
Пиковая мощность
Вт/кг
Удельная мощность
Ватт - час/кг
20
Технические параметры различных типов
батарей
21
Развитие технических параметров тяговых
батарей (ТАБ), фирмы «Бош»
22
Прогноз развития электротранспорта и
рынка литий-ионных аккумуляторов
Тыс. шт.
2009
●
2011
2013
2015
Количество электротранспорта
Рынок литий-ионовых аккумуляторов
2017
2020 годы
23
Матрица комплексной конструктивной безопасности
электрического транспортного средства
Риски
Элементы конструкции
транспортного средства
Тормозная система
Рулевое управление, подвески, шины
Внешнее и внутреннее оборудование,
оказывающее травмирующее воздействие на
водителя, пассажиров и других участников
дорожного движения
Экспертная оценка влияния конструкции транспортного средства на риски причинения вреда
Риск совершения ДТП Риск причинения вреда Риск
Риск
Риск угона
Риск
и фатального исхода
Окружающей среде
возгорания и возникновени
поражения
в его результате
продуктами выбросов и скорость
я
электротоком
износа, шумовым
горения
электропомех
воздействием
ОВ
ОВ
ОВ
С
М
М
М
М
Н
Н
С
М
С
С
Н
М
Н
С
Элементы конструкции, ока-зывающие влияние
на воз-можность эвакуации водите-ля и
пассажиров после ДТП
Материал интерьера, система топливоподачи,
определя-ющие возможность возго-рания и
скорость горения
Обзорность внешнего и внутреннего
пространства для водителя
Приборы, измерение, регистрация и
ограничение скорости транспортного средства
В
М
С
Н
М
Н
В
В
В
Н
Н
С
В
М
М
М
М
М
В
Н
М
С
С
Н
Устройства освещения и световой
сигнализации
Системы питания, сгорания топлива и
нейтрализации отработавших газов
В
Н
С
С
Н
Н
М/Н
М/Н
М/С
С/М
М
М/Н
Н/С
М
М
С
М
С
Н
Н
Н
Н
Н
В
Двигатель, глушитель, пане-ли кузова (кабины),
шины, оказывающие шумовое воздействие на
водителя и окружающую среду
Аккумуляторная батарея силовой установки
Примечание: Оценки степени влияния конструкции электрических транспортных средств на риски причинения вреда: ОВ - особо высокая,
В- высокая, С - средняя, Н - низкая,
24
М - малая. Оценка в числителе - для электромобилей, в знаменателе - для транспортных средств с гибридными установками.
Нормативные документы
№
п/п
Наименование
Решение
1
Разработка глобальных
технических правил по ЭМ
ЕС, США и Япония определили срок реализация
ГТП в 2014 году
2
Существующие правила ЕЭК
ООН по АТС с КЭУ и ЭМ
№100, №101, №49, №87, №10, №13
3
Разработаны
Технический регламент по безопасности
конструкции АТС;
ГОСТ по активной и пассивной безопасности ЭМ;
ГОСТ по автобусам с КЭУ «Общие технические
требования»;
СТП – сертификационные испытания ЭМ, по
шуму, по энерго- пожаро- взрыво- безопасности
25
Инфраструктура
АТС с ДВС
АТС с КЭУ
АТС с КЭУ и
подзарядкой
ЭМ с
расширенным
запасом хода
ЭМ с ТАБ
ЭМ с ЭКГ на
топливных
элементах водород
- воздух
Инфраструктура обеспечения эксплуатации электрического транспорта определяется
типом транспорта и технологическим циклом его работы.
• Автобусы с КЭУ и электробусы (зарядные устройства в депо и на конечных станциях)
• Грузовой ЭМ и грузовик с КЭУ (зарядные устройства в парке)
• Легкий коммерческий транспорт (зарядные устройства в парке и на конечных
пунктах)
26
Необходимость консолидации в рамках Технологической
платформы «Зеленый автомобиль»
Производители
автомобилей и
зарядных
устройств
Энергокомпании
Государственная
поддержка и
льготы
НОВАЯ
ОТРАСЛЬ
Создание новой отрасли требует
системно-программного
подхода!
Потребители
27
Заместитель генерального директора по
прогнозированию отрасли и стратегии ФГУП «НАМИ»
Исполнительный директор Технологической Платформы
«Экологически чистый транспорт «Зеленый автомобиль»
Эйдинов Анатолий Алексеевич
Спасибо за внимание!
Приглашаем к сотрудничеству!
Контактный телефон: (499) 456 30 61, E-mail: [email protected], www.nami.ru
Адрес: 125438, г. Москва, ул. Автомоторная, дом 2.
28