Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

Обычно считают т. н. powertrain с обвязкой то есть мотор, коробка, система охлаждения и бак с топливом.

Атмосферный алюминиевый 60-градусный 3.2 V6 + 6-ступенчатая механика (6-ступенчатый гидротрансформаторный автомат) на 400 Нм, передний привод, масса сверху вниз.

7.7 intake manifold with gaskets and sensors
7.3 fuel pump ramps with injectors
3.4 ECU and wiring
1.8 ignition coils and plugs
0.8 trottle body
---------
21.0

24.0 heads
8.0 camshafts
4.8 phase shifters
3.8 valves
3.6 head covers
1.6 head bolts
0.6 head gaskets
---------
46.4

2.0 tensioners and guides
1.5 chains
1.4 gears
---------
4.9

11.3 antifreeze 11.3l
6.1 electric fan with conveyours and cables
4.8 radiator
3.6 piping
0.6 antifreeze tank
---------
26.4

25.0 block
20.3 crankshaft
8.1 oil sump with separator panels
5.4 oil filter with support and dipstick
4.7 engine oil
4.2 conrods
3.9 front cover
3.6 pistons
1.4 oil pump
0.9 water pump
0.8 screws
0.6 cooling union
0.5 thermostat with housing
0.3 gaskets
0.2 half-bearings
0.1 oil jets
---------
67.5

8.6 alternator with brackets
5.0 intake ducts with filter
2.8 starter
2.1 water pump pulley
0.9 main pulley
1.0 aux belt tightener
0.2 aux belt
---------
20.6

15.2 rear silencers
11.0 exhaust manifolds with pre-cats
7.2 central pipe
6.2 front cat-silencer
6.0 front pipes
---------
45.6

50.0 manual gearbox with oil
12.5 flywheel
6.4 clutch
3.6 outer controls
---------
72.5

101.2 automatic gearbox with oil, ecu and wiring
2.6 outer controls
1.7 flywheel
---------
104.5

51.1 gasoline 70l
15.6 fuel tank with fixings and protections
2.3 fuel lines with vapour trap
1.5 fuel pump
1.1 filler with cap
---------
71.9

15.2 engine and gearbox supports
---------
15.2

---------
392 kg manual (424 kg automatic)
 
Последнее редактирование:
Реклама
Если посчитать тесловскую заднеприводную Model 3 по той же методике, e-мотор с инвертор-конвертером, редуктор, зарядное, систему охлаждения и батарею с проводкой, масса сверху вниз.

18.0 antifreeze 16.3l
13.0 cooling union with pump thermostats and heat exchangers
4.8 electric fan with conveyours and cables
4.6 radiator
4.0 piping
1.1 antifreeze tank
0.7 aux water pump
---------
46.2

80.0 e-motor with inverter-converter and reduction gear assembly with oil
40.0 onboard charger
7.0 wiring
---------
127.0

480.0 battery pack with management system, cooling lines and fixings
---------
480.0

---------
653 kg
 
Последнее редактирование:
Touring сказал(а):
Если посчитать тесловскую заднеприводную Model 3 по той же методике, e-мотор с инвертор-конвертером, редуктор, зарядное, систему охлаждения и батарею с проводкой, масса сверху вниз.

18.0 antifreeze 16.3l
13.0 cooling union with pump thermostats and heat exchangers
4.8 electric fan with conveyours and cables
4.6 radiator
4.0 piping
1.1 antifreeze tank
0.7 aux water pump
---------
46.2

80.0 e-motor with inverter-converter and reduction gear assembly with oil
40.0 onboard charger
7.0 wiring
---------
127.0

480.0 battery pack with management system, cooling lines and fixings
---------
480.0

---------
653 kg
Нажмите, чтобы раскрыть...
Но центр тяжести ниже и распределение по осям лучше?
 
Пока весовой гандикап drivetrain электрички типа Model 3 к бензиновому V6 объёма 3.2-3.6 литра отдачей 250-300 сил это 653 - (424 - 25 топливо на равный пробег в 300-400 км) = 254 кг.

В электромоторах уже всё оптимизировали по плотности отдачи на единицу объёма и массы, снизить их массу можно разве что перейдя на axial flux тип, но там есть свои особенности. В инвертерах и зарядных тоже всё отимизировали. Чтобы убрать гандикап нужны в два раза более лёгкие батарейные ячейки при той же ёмкости, то есть, батарейный модуль должен стать 230 кг вместо 480-ти. И гораздо более дешёвые, чтобы выйти на ценовой паритет в прозводстве с бензиновым авто, и на умеренную стоимость их замены при эксплуатации. Гораздо более долговечные, и гораздо быстрее принимающие заряд.

И да, центр масс очень низко, это заметно при рулении. По осям, в заднеприводной версии акцент распределения на заднюю.
 
Последнее редактирование:
Touring, кмк достаточно недорогие, той же ёмкости и дешевые в утилизации (экологически чистые). Того запаса хода которые дают всякие модел 3 er уже достаточно
 
Недорогих не будет пока в Li-NiMnCoO2 (NMC) и Li-NiCoAlO2 (NCA) композициях есть редкий поэтому дорогой кобальт. Высокая стоимость сырья задаётся им и никелем, и только потом не таким и редким литием, его карбонатом.

Попробовали убрать никель и кобальт, с Li-FePO4 (LFP) композицией, заметно удешевив сырьевую составляющую за счёт этого, но тут же потеряли 15-20% плотности энергии, опустившись до 145 Wh/kg на уровне батарейного блока, и ухудшили низкотемпературные характеристики. Но, несколько выиграли в долговечности, и пожароопасности.

Этого мало для реального движения вперёд, для стоимостного паритета с ДВС нужно убирать и карбонат лития. Требуются работоспособные композиции на базе натрия, например поваренной соли NaCl, которая есть везде и поэтому крайне дёшева. С использованием достаточно распространённого но дорогого никеля, так как он даёт нужную плотность энергии. Стоимость подобных батарей будет определяться именно его стоимостью. Дополнительное удобство, его можно полностью извлечь при переработке.

Для весового паритета с ДВС нужно как я указал выше достигнуть в два раза большую плотность энергии чем у нынешней NMC/NCA, которая даёт 170-180 Wh/kg на уровне батарейного блока. Нужно выйти на 360 Wh/kg.

Однако, пока что, у Na/NiCl2 всего лишь 90 Wh/kg, и главное, нужно достичь её работы при комнатной температуре, а не вокруг 300 градусов как сейчас, из-за чего 15% запасаемой энергии в сутки уходит на нагрев до таких значений. К тому же, она может принимать токи заряда не более С/6-С/8, что даёт время зарядки в 6-8 часов.


1-s2.0-S0378775303009418-gr1.jpg
 
Последнее редактирование:
Так как с Na/NiCl2 комнатной температуры затык, китайцы и их клиенты поставили на LFP. Для примера, содержание и спот-стоимость основного сырья в современных NMC и LFP композициях.

1. NMC811 батарейный блок на 88 kWh (80 kWh используемых при 10% антидеградационном буфере).
-------------
Ni = 55 kg = $836 ($15,200/t)
Li2CO3 = 50 kg = $455 ($9,100/t)
Cu = 40 kg = $420 ($10,500/t)
Co = 6.5 kg = $294 ($45,200/t)
-------------
$2,000 ($7,000 стоимость готового блока в Китае)

Основное сырьё ячеек 28% стоимости блока, доля карбоната лития всего лишь в районе 6%.

2. LFP батарейный блок на 70 kWh вписываемый в тот же объём в районе днища автомобиля (63 kWh используемых при 10% антидеградационном буфере).
-------------
Cu = 32 kg = $336 ($10,500/t)
Li2CO3 = 33 kg = $300 ($9,100/t)
-------------
$636 ($4,500 стоимость готового блока в Китае)

Основное сырьё ячеек 14% стоимости блока, доля карбоната лития тоже в районе 6%.
 
Последнее редактирование:
Бармалей сказал(а):
Touring, кмк достаточно недорогие, той же ёмкости и дешевые в утилизации (экологически чистые). Того запаса хода которые дают всякие модел 3 er уже достаточно
Нажмите, чтобы раскрыть...
Электрички все еще не достаточно энергоемкие для поездок на дальность +500км в реальных условиях. батарейки не хватает. Так что следующую буду брать бензиновую версию.
 
Бармалей сказал(а):
Того запаса хода которые дают всякие модел 3 er уже достаточно
Нажмите, чтобы раскрыть...
Это достаточно длинный седан, поэтому с удачным для обтекаемости профилем, и небольшой площадью заднего завихрения, позволившим в режиме блокирования прохождения потоком его радиатора охлаждения получить реальный Cd в 0.26. Он довольно низкий, поэтому с небольшим миделем в 2.22 м2, что дало итоговый CdA около 0.60.

Так как он довольно длинный и широкий, то, с довольной большой колёсной базой в 2.89, и колеёй в 1.58. В такой прямоугольник база х колея разработчики сумели, с учётом толщины порогов и отступов от осевых линий нужных для несминаемости батареи на умеренных скоростях столкновений, уместить энергоплотный и невысокий батарейный блок из цилиндрических элементов на NСA композиции в 78 кВт-ч полных. Что после оставленного ими очень небольшого 3 кВт-ч буфера на деградацию дало 75 кВт-ч доступных у новой машины.

На трассовых скоростях в диапазоне 90-140 вместе с массой в 1.9 тонны с водителем это дало расход энергии в 14-20 кВт-ч/100 км в оптимальную для электромобилей прохладную погоду и 20-26 в не лучшую для них холодную. Отсюда в идеальных прохладных погодных условиях с остатком около 100 км запаса хода чтобы излишне не напрягаться, реальный запас хода у новой машины на 90 км/ч без ветра в лоб и уклона на горку составляет около 450 км, в холодных на 140 км/ч без ветра в лоб и уклона на горку, около 200 км.

Это, снова-таки, у не предельно тяжёлой машины, с невысоким CdA.
 
Последнее редактирование:
Реклама
Touring сказал(а):
Это достаточно длинный седан, поэтому с удачным для обтекаемости профилем, и небольшой площадью заднего завихрения, позволившим вместе в режиме блокирования прохождения потоком его радиатора охлаждения получить реальный Cd в 0.26. Он довольно низкий, поэтому с небольшим миделем в 2.22 м2, что дало итоговый CdA около 0.60.

Так как он довольно длинный и широкий, то, с довольной большой колёсной базой в 2.89, и колеёй в 1.58. В такой прямоугольник база х колея разработчики сумели, с учётом толщины порогов и отступов от осевых линий нужных для несминаемости батареи на умеренных скоростях столкновений, уместить энергоплотный и невысокий батарейный блок из цилиндрических элементов на NСA композиции в 78 кВт-ч полных. Что после оставленного ими очень небольшого 3 кВт-ч буфера на деградацию дало 75 кВт-ч доступных у новой машины.

На трассовых скоростях 90-140 расход 14-20 кВт-ч/100 км в оптимальную для электромобилей прохладную погоду и 20-26 в не лучшую для них холодную. Отсюда в идеальных прохладных погодных условиях с остатком около 100 км запаса хода чтобы излишне не напрягаться, реальный запас хода у новой машины составляет около 450 км, в холодных, около 200 км.

Это, снова-таки, у не очень тяжёлой машины с CdA порядка 0.60.
Нажмите, чтобы раскрыть...
tesla на хайвэе это всё-таки 90-110 км/ч. 130-140 они едут, но очень недолго. думаю расход батареи большой.
 
В Европе 130 км/ч на автострадах, 140 едут, расход 21-22 кВт-ч при 5-8 градусах.

На холоде будет ещё плюс несколько кВт-ч на подогрев салона и батареи. При оптимальных для электромобилей 15-20 градусах тепла будет на несколько кВт-ч меньше за счёт отстутствия затрат на подогрев. С ростом температуры выше 20 градусов будут расти расходы на кондиционирование салона, так что киловатт-часов снова прибавится.
 
Последнее редактирование:
Touring сказал(а):
В Европе 130 км/ч на автострадах, 140 едут, расход 21-22 кВт-ч при 5-8 градусах.

На холоде будет ещё плюс несколько кВт-ч на подогрев салона и батареи. При оптимальных для электромобилей 15-20 градусах тепла будет на несколько кВт-ч меньше за счёт отстутствия затрат на подогрев. С ростом температуры выше 20 градусов будут расти расходы на кондиционирование салона, так что киловатт-часов снова прибавится.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Для Европы хороший вариант! Для северной америки дальность немного не дотягивает
 
Назад