Литий с титаном двигают прогресс
Силовая установка электрокарта имеет длительный срок службы и не боится морозов
В опорном Тольяттинском государственном университете (ТГУ) создали электрокарт, на который установили литий-титанатный smart-аккумулятор. Как утверждают разработчики, аккумулятор может заряжаться даже в условиях отрицательных температур, а срок его службы сравним с ресурсом остальных компонентов гоночной машины. Над проектом работали специалисты Высшей инженерной школы — стратегического проекта ТГУ.
Фото: Олег Харсеев, Коммерсантъ
— Сначала хотели сделать обычный карт, но Павел Крюков, консультант команды Togliatti Solar Team, предложил поставить готовую платформу на электрическую тягу. Тогда возникла идея сделать то, чего нет ни у кого, решив главные проблемы всех электрокартов,— рассказал руководитель проекта «Формула Студент ТГУ», заведующий кафедрой «Проектирование и эксплуатация автомобилей» Тольяттинского госуниверситета Александр Бобровский.
— Типичные литий-ионные элементы не могут заряжаться при минусовой температуре, это приводит к скорому выходу из строя всей батареи,— поясняет Павел Крюков.— Наш аккумулятор более стоек к этому явлению, потому что при его сборке применены элементы на основе литий-титаната. Заряжать их допустимо при температуре до –30°С. Кроме того, мы добились достаточной энергоемкости батареи.
В аккумуляторе 22 элемента, за состоянием которых следит Battery Management System (BMS — электронная система управления аккумуляторной батареей), есть монитор, в режиме онлайн отображающий все параметры работы блока питания — общий уровень заряда, напряжение, температуру (аккумуляторов, контроллера и двигателя) и даже скорость вращения колеса, то есть спидометр.
Умная система не только контролирует состояние каждого элемента, но также отвечает за то, чтобы с помощью зарядного устройства мощностью 2–3 кВт аккумулятор можно было заряжать. Процесс зарядки занимает всего 15 минут, а полученной энергии карту хватает на 6–7 стандартных заездов.
— Мы разрабатывали наш карт для прокатных центров. 6–7 заездов и 15–20 минут зарядки — этот цикл использования соответствует профилактике для бензинового карта. Там также после 6–7 заездов заливают топливо, проверяют уровень масла и т. д. Но главное, существенно увеличилось число циклов заряда-разряда нашего аккумулятора при номинальных режимах эксплуатации — до 20 тыс. Это значит, что он практически вечный,— говорит Александр Бобровский.
Литий-титанатный аккумулятор — не обслуживаемый, то есть его не нужно проверять, заправлять электролитом и т. д.
— Такие аккумуляторы дорого стоят, но выполняют большую интеллектуальную нагрузку, и можно без преувеличения сказать — это аккумуляторы будущего. Пока такой аккумулятор мы установили на карт, наша следующая идея — сделать такой же для автомобиля,— делится планами Александр Бобровский.
Помимо аккумулятора у электрокарта, созданного в ТГУ, есть и другие особенности. Прежде всего это бесщеточный двигатель постоянного тока (так называемая технология BLDC — brushless direct current) — двигатель на постоянных магнитах с воздушной системой охлаждения. Его КПД — до 92%. Достаточное охлаждение необходимо для надежности, иначе при перегреве система выключится. На скорости это может быть небезопасно.
Кроме того, действует система рекуперации энергии. Когда гонщик нажимает на тормоз, часть энергии электрокарта от быстрого и резкого торможения используется для подзарядки аккумулятора. Это перспективная технология, которую широко применяют различные автопроизводители.
Кстати, в отличие от картов, используемых в прокатных фирмах и не имеющих задней скорости, у нового электрокарта, разработанного в ТГУ, есть система электропривода, который позволяет ему двигаться не только вперед, но и назад. Это дает гонщику широкие возможности для маневрирования. И еще один плюс — колеса электрокарта упакованы в специальные кожухи-крылья, что делает гоночное средство фактически всепогодным. Сейчас инженеры Тольяттинского госуниверситета готовят документы, чтобы запатентовать свой электрокарт.