В ничем не примечательном гараже Массачусетского технологического института студент Раду Гогоана и команда его соратников приступили к реализации проекта, который обещает составить конкуренцию проектам крупнейших автомобилестроительных компаний мира.
Цель студенческого коллектива заключается в том, чтобы построить полностью электрический автомобиль, имеющий примерно те же характеристики, что и автомобили с бензиновыми двигателями. Развиваемая им максимальная скорость будет составлять 161 км/ч (что приблизительно соответствует показателям типичного семейного седана), дальность непрерывной поездки -- 320 км, а время зарядки аккумулятора -- порядка десяти минут. Проект, которому посвящен специальный блог, планируется завершить в третьем квартале 2010 года.
Каждый из членов команды Electric Vehicle Team уделяет проекту elEVen почти 100 часов в неделю. "Отличительной чертой нашей работы является изучение процесса быстрой зарядки аккумулятора, -- пояснил Гогоана. -- На перезарядку большинства современных электромобилей уходит от двух до двенадцати часов, и я не знаю коммерчески доступных автомобилей, которые можно было бы зарядить быстрее".
В ходе реализации проекта переоснащения автомобиля Mercury Milan Hybrid 2010 команда планирует использовать литиево-железофосфатные ячеистые батареи A123Systems, отличающиеся очень низким внутренним сопротивлением и присутствующие на рынке уже почти три года. По сравнению с литиево-ионными элементами других типов данные батареи обладают более устойчивыми электрохимическими свойствами, что обеспечивает им дополнительные преимущества в тех случаях, когда главный приоритет отдается безопасности при авариях.
В автомобиле установлен трехфазный двигатель на переменном токе с масляным охлаждением производства компании SatCon, масса которого вместе с контроллером составляет 138 кг. Изначально он проектировался для 15-тонного электрического автобуса. Установка такого двигателя в автомобиль массой две тонны позволяет осуществлять разгон до 100 км/ч за девять секунд и достигать скорости в 160 км/ч при 12 тыс. оборотах двигателя в минуту.
Для того чтобы выжать 250 лошадиных сил из электродвигателя с номинальной мощностью 187 кВт и добиться эффективности, сравнимой с эффективностью бензинового двигателя, команде разработчиков необходимо построить аккумулятор, состоящий из 7905 элементов A123. Для быстрой зарядки этих батарей нужно подать на них мощность в 350 киловатт. "Этого достаточно для того, чтобы сжечь все предохранители сразу в двух домах, поэтому мы намерены подключаться непосредственно к энергетической установке МТИ", -- сообщил Гогоана.
Естественно, не у каждого владельца автомобиля будет доступ к мощной энергетической установке, но, по словам Гогоаны, аккумулятор вполне можно зарядить за ночь от обычной розетки. По мере роста популярности электромобилей количество станций зарядки будет увеличиваться, и в конечном итоге перезарядить аккумулятор окажется не сложнее, чем наполнить бак бензином.
Трудно сказать, чем следует заниматься в первую очередь -- проектированием автомобиля с возможностью быстрой подзарядки или созданием инфраструктуры соответствующих станций. Это напоминает извечный вопрос о том, что появилось раньше -- курица или яйцо. "Сегодня нам кажется, что проще построить автомобиль, чем инфраструктуру станций зарядки", -- признался Гогоана.
Некоторые организации уже приступили к строительству станций зарядки в масштабах всей страны. Компания Coulomb Technologies ввела в эксплуатацию на территории Соединенных Штатов около 40 станций ChargePoint. Станция CT1000 ChargePoint способна выдавать мощность в 1,4 киловатта при напряжении 120 вольт и силе тока 12 ампер. Однако этого недостаточно для быстрой зарядки аккумулятора автомобиля, проектируемого в МТИ. Для того чтобы зарядить его за десять минут, нужно подавать напряжение в 356 вольт при силе тока 1000 ампер.
Для команды исследователей нынешний опыт создания электромобиля уже не первый. В 2006 году автомобиль Porsche 914, выпущенный в 1976 году, решено было адаптировать к работе от батареи. В результате на свет появился автомобиль, который мог проехать без остановки 161 км. После этого его аккумулятор требовалось заряжать от розетки с напряжением 220 вольт в течение восьми часов. Аккумулятор состоял из 18 литиево-железомагниевофосфатных модулей с номинальным напряжением 230,4 вольта и емкостью 100 ампер-часов. В автомобиле Porshe был установлен трехфазный индукционный двигатель переменного тока компании Azure Dynamics с пиковой мощностью 74 лошадиных силы. Двигатель позволял развивать максимальную скорость в 161 км/ч при скорости вращения 12 тыс. оборотов в минуту. Автомобиль разгонялся до 100 км/ч за 20 секунд.
Одно из главных отличий между тем электромобилем Porsche и нынешним проектом заключается в обеспечении возможности полной зарядки аккумулятора всего за десять минут. В ходе реализации нового проекта исследователи изучают характер воздействия на батарею процедуры быстрой зарядки. "С одной стороны, при быстрой зарядке батареи подвергаются дополнительной нагрузке, с другой -- элементы заряжаются за пять минут, поэтому нельзя сказать, что они подвергаются чрезмерному испытанию", -- заметил Гогоана.
Стоимость реализации проекта без учета оплаты труда исполнителей оценивается примерно в 200 тыс. долл., но большая часть материалов была предоставлена исследователям бесплатно, и команде Electric Vehicle Team не нужно за них платить. Батареи сегодня можно приобрести приблизительно за 80 тыс. долл., однако, по словам Гогоаны, при наращивании объемов выпуска цены на них будут падать.
В конечном итоге в автомобильном аккумуляторе планируется разместить 7905 элементов. На август запланированы испытания с меньшим числом батарей. После их завершения количество элементов будет доведено до требуемого числа и система будет тестироваться в условиях быстрой зарядки.