Национальная ассоциация водородной энергетики НАВЭ, в тесном сотрудничестве с ОАО "АВЭКС", Московским энергетическим институтом МЭИ (ТУ) и ЗАО Автокомбинат №41 построила первый в России грузовой автомобиля грузоподъемностью до 2000 кг, оснащенный гибридной энергоустановкой с двигателем внутреннего сгорания работающим на водороде. Автомобиль демонстрировался на ХI Петербургском международном экономическом форуме в 2007 г.

Экономический форум проводился с  8  по 10 июня 2007 года в Санкт-Петербурге. НАВЭ представила на выставке Инновационных достижений России, приуроченной к проведению форума новую разработку. (репортаж 1 Канала ТВ) .

1. НАИМЕНОВАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Комплект оборудования предназначен для переоснащения грузового автомобиля ЗИЛ–5301 экологически чистой комбинированной энергоустановкой, оснащенной водородным двигателем внутреннего сгорания, высоковольтной аккумуляторной батареей и асинхронным тяговым приводом.
После переоборудования автомобиль получил наименование  ЗИЛ-5301-ГИБРИД с комбинированной энергосиловой установкой.  ЗИЛ-5301-ГИБРИД предназначен для использования в качестве грузового автомобиля многоцелевого назначения. Энергосиловая установка автомобиля обеспечивает эксплуатацию при температурах окружающего воздуха от минус 40С до плюс 45С

2. ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

Технические требования на комплект оборудования для переоснащения грузового автомобиля ЗИЛ–5301 экологически чистой комбинированной энергоустановкой, оснащенной водородным двигателем внутреннего сгорания, высоковольтной аккумуляторной батареей и асинхронным тяговым электродвигателем разработаны в соответствии с протоколом совещания  участников проекта от 23 марта 2007 года «По вопросу создания опытного образца гибридного автомобиля на базе электромобиля ЗИЛ-Э3701».

3. ЦЕЛЬ И НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ

Целью работы являлось создание комплекта оборудования для переоснащения грузового автомобиля многоцелевого назначения ЗИЛ-5301 экологически чистой комбинированной энергоустановкой, оснащенной водородным двигателем внутреннего сгорания, работающим на сверхбедных водородовоздушных смесях, с высоковольтной аккумуляторной батареей энергоемкостью 35-40 кВт.час и асинхронным тяговым электроприводом  мощностью до 75 кВт, системой рекуперации электроэнергии при торможении. Запас хода переоборудованного автомобиля при работе на водороде составляет  200 км.
 
 
4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
 
ЭЛЕКТРОПРИВОД АВТОМОБИЛЯ

Система включает  асинхронный электропривод с микропроцессорным векторным управлением в составе:

Электродвигатель                                  асинхронный трехфазный А200L4
Преобразователь                                        транзисторный FR-520-45
Мощность, кВт
Номинальная                                                                       45
Максимальная                                                                     75
КПД  в  номинальном  режиме, %                                         87
Масса, кг                                                                          300


ТЯГОВАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ (ТАБ) АВТОМОБИЛЯ

Батарея включает в себя левый и правый аккумуляторные контейнеры. Рядом с ними располагаются два аппаратных контейнера и блок коммутационной аппаратуры. Каждый аккумуляторный контейнер содержит верхнюю и нижнюю секции, представляющей собой 3 аккумуляторных блока, электрически  последовательно соединенные между собой. В свою очередь аккумуляторный блок состоит из 4-х аккумуляторов D-1000U фирмы OPTIMA BATTERY, механически установленных на общем основании (поддоне) и электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме.  Блоки устанавливаются в закрепленную на раме электромобиля несущую конструкцию и фиксируются от перемещения с помощью поворотных эксцентриков.  Номинальное напряжение каждого аккумуляторного блока 24 В, секции – 72 В. При работе ТАБ с помощью электромагнитного контактора, установленного в аппаратном контейнере, секции каждого аккумуляторного контейнера коммутируются последовательно, а контактор блока коммутационной аппаратуры объединяет оба контейнера в последовательную цепь с напряжением 288 В.
Каждый из аппаратных контейнеров содержит кожух, в котором размещены блоки зарядки, коммутации и контроля. На лицевой стороне блока заряда и коммутации находятся 4 плавкие предохранителя и две вилки разъемов для подключения ТАБ к зарядному устройству.

ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР С ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫМ ВОДОРОДНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Максимальная мощность генератора, кВт                                       11
Рабочая мощность при работе на водороде, кВт                                8,5
Сила тока, А                                                                                 43
Уд. расход, кг/кВтч                                                                         0,1
Расход топлива, кг/ч                                                                       1
Мощность двигателя, кВт                                                              10
Продолжительность  непрерывной работы, ч                                     6,6
Габариты, мм                                                                       970х600х720
Масса, кг                                                                                    100

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВОДОРОДОМ

Система питания состоит из следующих частей:
-баллоны высокого давления емкостью до 60 литров, предназначенные для храения водорода  с рабочим давлением до  25 мПа;

-вентиль заправочный 1 шт.,
-вентиль расходный 1 шт.,
-тройники, трубопроводы высокого давления;
-электромагнитный клапан магистральный, электромагнитный клапан пусковой.
-трехступенчатый редуктор высокого давления (до 25 мПа)
-манометр высокого давления;
-газопроводы низкого давления;
-карбюратор-смеситель;
-устройство заправочное;
-комплект трубопроводов;
-комплект электропроводов;
-металлоизделия монтажные и крепежа
Конструкция баллонов, состав и устройство арматуры обеспечивают выполнение следующих функций:
-индикация количества водорода, находящегося в баллонах;
-присоединение баллонов к заправочным устройствам;
-полное перекрытие выходов из баллонов при долговременной стоянке автомобиля;
-хранение водорода на борту автомобиля, баллоны размещаются за кабиной в кузове автомобиля (предусматривается возможность их установки между днищем кузова и рамой шасси).
Трехступенчатый редуктор обеспечивает автоматическое снижение давления с 25 мПа до рабочего, поддержание давления водорода на всех режимах работы двигателя в заданом диапазоне. Габаритные размеры редуктора допускают его размещение в подкапотном пространстве автомобиля.
Смеситель предназначен для подачи и дозирования водорода, в двигатель внутреннего сгорания. Предусматривается использование электромагнитных форсунок для дозирования водорода. Бензиновый карбюратор предназначен для обеспечения работы двигателя на бензине в аварийных случаях, а также при перемещении автомобиля в ремонтной зоне предприятия осуществляющего эксплуатацию и техническое обслуживание автомобиля.
Комплект электромагнитных клапанов включает:
-электромагнитный клапан бензиновый;
-электромагнитный клапан водородный с фильтром;
-клапан пусковой.
В зависимости от технологической схемы комплекта допускается изменять состав комплектов клапанов. Клапаны должны размещаться в моторном отсеке автомобиля. Электрическое питание должно осуществляться от бортовой системы электрооборудования автомобиля
Масса системы питания не превышает – 300 кг.
Монтажная схема комплекта, узлы крепления и установочные элементы обеспечиватют возможность монтажа и опробования водородной аппаратуры на автомобиле  без снятия и разборки агрегатов автомобиля и крупно-габаритных деталей, кроме платформы. Смонтированный комплект  не значительно усложнять доступ к устройствам комбинированной энергоустановки автомобиля, требующим воздействия при технологическом обслуживании.

При монтаже комплекта допускается сверление отверстий диаметром не более 10 мм в деталях кабины, выполненных из листовой стали для установки крепежных элементов и пропуска газовых трубопроводов. Количество водорода контролируется манометром. Соединения водородных компонентов и размещение их элементов не должны допускать утечек водорода и его проникновения в кабину автомобиля.
Все автомобили, переоборудованные для работы на водороде должны быть оснащены выключателями массы аккумуляторной батареи.
При эксплуатации автомобилей на водороде должны соблюдаться все правила техники безопасности и руководства по эксплуатации  автомобилей.
  
ОСНОВНЫЕ  ПАРАМЕТРЫ  И  РАЗМЕРЫ АВТОМОБИЛЯ ПОСЛЕ ПЕРЕОСНАЩЕНИЯ

Полезная нагрузка, кг………………..……..............……………..    2000
Количество мест кабине………………...…………...................……… 2
Грузоподъемность, кг ……………ю……………………...............    1850
Снаряженная масса электромобиля, кг …………...........…….   5000
Допустимая полная масса, кг……..............……………………..    7000
Габаритная длина электромобиля, мм……………..........…….    6165
Габаритная ширина электромобиля по кабине, мм.......……   2210
Дорожный просвет, мм………………………………................……..  180
Максимальная скорость движения на горизонтальном
прямолинейном участке сухого асфальтированного
шоссе при полной массе, км/ч, не менее…..........………….…….…75
Запас хода при полной зарядке тяговых
аккумуляторных батарей, км ………………………................……....70
Запас хода при использовании комбинированной
энергоустановки, км ………………………………….............……........200
Автомобиль оснащен аварийной cистемой