Резюме

В доклада се разглежда появата на първите електробуси в Р. България. За разлика от тролейбусите при този вид транспорт не е необходимо изграждането на контактна мрежа. Това позволява те да се движат по свободно избрани маршрути и чувствително намалява първоначалните инвестиционни разходи.

Представени са две технически решения довели до създаване на два  различни електробуса.

При първият електробус автономното захранване се осигурява от литий-йонни акумулаторни батерии захранващи трифазен синхронен двигател с възбуждане от постоянни магнити. Заряда на батериите се извършва за 6-8 часа през нощта и осигурява дневния пробег на електробуса достигащ до около 120км.

При вторият автономното захранване се осигурява от суперкондензатори захрахващи трифазни асинхронни двигатели. Заряда на суперкондензаторите се извършва за 8мин. на началната и съответно на крайната спирка на електробуса и осигуряващ пробег до около 20 км. И двата електробуса към момента се намират в период на изпитвания.

ВЪВЕДЕНИЕ
Тенденцията на нарастване на населението в голямите градове неизбежно е свързана с нарастване на транспортните пътникопотоци. Броя на автомобилите непрекъснато нараства, а мащабните задръствания стават ежедневие и бич за съвременния делови човек. Скоростта на движение в пик час за големите мегаполиси често пада до 5 км/час, каквато е средната скорост на пешеходец. В същото време нараства и количеството на вредните газове изхвърлено от милионите автомобили. Екологичните проблеми на планетата започнаха да се усещат все по осезаемо.

Решаването на тези проблеми в последните години се свързва с повишаване на ролята на обществения транспорт. Той става по-редовен, по-бърз, а вече осигурява и необходимия комфорт при пътуване. За да се отговори на изискванията за екологичност усилията бяха насоени към развитие на електрическия обществен транспорт – метрополитен, трамваен и тролейбусен транспорт. По-широкото приложение на този транспорт се затруднява от значителните инвестиции необходими за неговото изграждане. В търсенето на алтернатива се стигна до появата на едино ново транспортно средство – електрически автобус или т.н. електробус. Той съчетава голямите предимство на автобуса ( да се движи по свободно избран маршрут без да има нужда от изграждането на скъпоструващите релсов път и контактна мрежа) и на  тролейбуса който има много по-екологично, икономично  и безшумно електрическо задвижване. В този доклад се разглежда появата на първите електробуси в Р. България. Те още не са доказали своите големи предимства, но техните технически параметри и характеристики показват, че имаме работа с нов икономичен, екологичен, конкурентен и без съмнение много перспективен транспорт.    

ЕЛЕКТРОБУС  - MADE IN BULGARIA
Разработването на един нов вид транспортно средство какъвто се явява електробуса е сложна задача не само от инженерна гледна точка. Към момента у нас не се произвеждат нито автобуси, нито тролейбуси, които стоят най близо до един електробус от гледна точка на производствени и технологични възможности. Тази особеност налага търсене на нетрадиционни, иновативни решения.

В края на 2012 г. фирма „Шумен – Пътнически автотранспорт” ООД с партньор ВТУ”Т. Каблешков” спечелват проект по Национален иновационен фонд N 6ИФ-02-15/15.12.2012г. на тема : „Подобряване на екологичните характеристики и намаляване на енергийните разходи на автобусния транспорт чрез конверсиране на конвенционален дизелов автобус в електрически”.

Проектът е с продължителност 2г. и към момента разработения по темата електробус се намира на етап узаконяване и следващи изпитвания в реални пътни условия. Тъй като работите по проекта продължават в настоящия доклад са представени само някои от най-важните технически решения определящи нивото и параметрите на разработката. За целите на конверсията е избран автобус от марка „Ивеко” показан на фиг. 1. Теглото на автобуса е 6.4 т.  Автобусът има 23 седящи места, а заедно с правостоящите и шофьора общо 34. Дизеловият двигател е демонтиран и на неговото място е монтиран трифазен синхронен двигател с постоянни магнити за възбуждане, показан на фиг. 2. Номиналното напрежение подавано към двигателя е 380 V, a номиналната мощност която развива тяговия  електродвигател е 65 кW.  

     

Това е първият електробус в Р. България използващ за задвижване синхронен тягов електродвигател с постоянни магнити.  Такова техническо решение е рядкост и за световната практика. То стана възможно едва в последните години във връзка с последните достижения в областта на електроапаратуростроенето, електрониката и   компютърните технологии. Направения избор не е случаен. Последните разработени конструкции на синхронни електродвигатели имат впечатляващи параметри – те превъзхождат по габарити, тегло, цена и КПД всички известни двигатели. Тези параметри са особено важни за автономния електрически транспорт.

При конверсията синхронния тягов двигател е куплиран към оргиналната скоростна кутия на автобуса. Честотното управление, изпълнено с IGBT транзистори, дава възможност за плавно регулиране на оборотите. Запазването на скоростната кутия дава допълнителна възможност за регулиране и за получаване на по-голям въртящ момент в случай на необходимост.

Акумулаторните батерии и  зарядното устройство са монтирани в багажните отделения на електробуса (фиг. 3). За захранването на тяговия двигател и на другите спомагателни нужди на електробуса е монтирана литий-йонна акумулаторна батерия с капацитет  50 kWh (фиг. 4). Отделните клетки на батерията са с капацитет 100Ah и номинално напрежение 3.2 V. Избраните акумулаторни батерии имат много високи технически параметри като специфични енергия, мощност, обем и КПД. Те имат дълъг живот над 5 г. и се приемат за безопасни по време на експлоатация. За надеждната работа на акумулаторната батерия се грижи специално разработена за тази цел система ( BMS). Тя контролира основните параметри на батерията като напрежение, ток, капацитет, температура и др.

Заряда на акумулаторната батерията става за 6-8 часа. Това става в извън работното време на електробуса, т.е. през нощта. Това позволява да се ползва по-евтиния ток, което е друго предимство на разработката. Специално внимание при разработката е отделено на електробезопасността. Монтирани са различни видове релейни защити като максималнотокови, дефектотокови, термични и др. Към момента е приключена работата по първия етап от договора - конверсия на конвенционалният дизелов автобус в  електрически. На втория етап предстои изпитването на електробуса в реални пътни условия. Първоначално направените измервания показват, че всички елементи на тяговото електрозадвижване са правилно подбрани. Постигнати са всички първоначално заложени при проектирането  технически параметри и характеристики. Бъдещите изпитания трябва да докажат големите предимства  на този нов икономичен, екологичен и конкурентен транспорт.     

ЕЛЕКТРОБУС  - MADE IN CHINA
От няколко месеца в гр. София може да се види новият електробус разработка на китайската фирма HIGER. Концепцията на този електробус е различна от разгледаната по-горе. Вместо акумулаторни батерии за захранване на тяговите двигатели тук се използват суперкондензатори. Те са продукт на съвременните нанотехнологии и за разлика от класическите акумулаторни батерии могат да се зареждат само за няколко минути.

Описание на автобуса

Европейски сертификат за типово съответствие (за цяло превозно сродство], издаден от RDW Холандия    Европейското типово одобрение Ма е4*2007/46"0841*00.

Основен тягов агрегат    Два броя асинхронни електромотори SIEMENS, no 67 kW есени, куплирани към обединяващ редуктор
Контролер на основния тягов агрегат    система Siemens EIFA
Обединяващ редуктор    Производител-ZF (Германия) / предавателно число - 4.05
Инвертори за управление на електромоторите    SIEMENS A5E0Q468614
Максимален въртящ момент    430x2 Nm
Габаритни размери дълж. / шир. / вис,    12 000*2 550*3 680 mm
Тегло нето (без пътници)    12 540 kg
Максимално допустимо тегло (натоварен с пътници)    18 000 kg
Натоварване по оси (празен) предна / задна    3 780/8 760 kg
Оси и спирачни апарати    ZF (Германия)
Джанти / гуми    Алуминиеви/ Mlchelin 275/70R22.S
Спирачна система    Пневматична, двукръгова, с електронно управление, WABCO
Окачване    Пневматично, с електронно управление, WABCQ
Захранващ компресор    Mattei (Италия)
Климатик    Thermo King E-Aircon (26kW)
Отопление  WEBASTO Spheres E320 (32kW)

Пътници
Брой седящи места (без водача)    27+2
Брой правостоящи места (максимално допустим)    53
Седалка на водача    JSRI c пневматично окачване
Разход на енергия на електробуса
Минимален разход на енергия с включен климати и    0,54 kWh/km
Максимален разходна енергия с включен климатик    l,16kWh/km
Среднодневен разход на енергия с включен климати к    0,95 kWh/km
Суперкондензатор
Суперкондензатор / модел    Aowei / MUCK585V9200Q със самостоятелно следене параметрите на всяка клетка
Капацитет    20kWh/7SOF
Размери дълж. / шир. / вие.    1370x1000x930 mm
Тегло    il 000 kg

Гаранционен период даден от производителя    8 години.

Начин на зареждане - специализирани зарядни станции    600V DC или 380V AC вход; 600V стабилизиран DC, безстепенно регулируем изход.

На фиг. 5 е показан външния вид на новия китайски електробус. Той е получил европейско типово одобрение и отговаря на всички технически изисквания към тези нови транспортни средства. Електробусът е дълъг 12 м. и се задвижва от два асинхронни електродвигателя, куплирани към обединяващ редуктор. На фиг. 6 е показан монтирания в задната част на електробуса суперкондензатор. Времето за неговото зареждане е до 8 мин. Пробега който може да осигури суперкондензаторът до следващото му зареждане е до 20 км. Това означава, че в рамките на пробега, при наличието на един разумен резерв от електрическа енергия оставащ в суперкондензатора, трябва да бъде изградена следващата зарядна станция. В момента разстоянието между изградените начална и крайна зарядни станции е 13 км. Електробусът може да обслужва и по-дълга линия, но в този случай ще трябва да бъдат построени и допълнителни междинни станции.



На фиг. 7 е показан момент в който се извършва заряда на суперкондензатора. При пристигането си на спирката на която е изградена зарядната станция водача повдига токоснемателя на електробуса, разположен на покрива на возилото и той осигурява необходимия контакт със захранващите шини.  Самата зарядна станция е показана на фиг.8 . Тя е от последното  поколение т.н. интелигентни зарядни станции, осигуряващи пълен мониторинг на процеса на заряд и необходимата комуникация с водача на електобуса. След около 5 – 8 мин. водача получава информация, че заряда е завършен, снема токоснемателя и потегля по маршрута. Самата операция по зареждането ангажира минимално водача на возилото. В момента започна изпитването на новия електробус, което ще продължи до края на годината. То трябва да докаже предимствата на тази нова система и да реши въпроса за бъдещото и приложение и развитие. Първите получени резултати са обещаващи, особено по отношение на разхода на електроенергия и енергоефективността на новото возило. За пътниците е осигурен висок конфорт – отлична климатична инсталация, безшумност при движението и т.н.  

  
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За решаване на транспортните и екологичните проблеми на големите градове в напредналите страни бяха разработени нов вид транспортни средства-електробуси. Отскоро Р. България също се включи в този процес, доказвайки иновативния поглед и техническите възможности на своите специалисти. Първите наши и чужди електробуси вече се движат по своите маршрути. Техните технически параметри и характеристики показват икономичност, енергоефективност, екологичност, безшумност и др. предимства, които след положителни резултати от изпитанията биха могли да осигурят отлично бъдеще пред този нов вид транспорт.

 

проф. д-р. Иван Миленов
e-mail: milenov55@abv.bg

ВТУ “Тодор Каблешков“

София, ул. „Гео Милев“ 158,
 

маг. инж. Галин Банков

g.bankov@abv.bg

”Шумен-Пътнически автотранспорт” ООД

гр.Шумен, бул. Ришки проход N29

 

ИКЕМ е координатор на проект: ПРЕЗЕНТАЦИИ НА СОЛАРНИ АВТОМОБИЛИ

ERASMUS+  2023oще ...

Очаква се 2024 г. да бъде година на напредък за развитието на зарядна инфраструктура за електр oще ...

Проектът събира усилията на своите участници по темата за соларните електомобили.

oще ...

Като браншова организация в сектор "Електрическа мобилност", ИКЕМ работи за oще ...