namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»nami-4Research ArticleДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕENGINE DEVELOPMENTКомбинированная энергоустановка транспортного назначения с воздушно-алюминиевым источником энергииCombined power plant unit with air-aluminum power source for transport purposesЖукА. З.ZhukA. Z.666zhuk@ihed.ras.ruКлеймёновБ. В.KleymenovB. V.bkleymenov@ihed.ras.ruИлюхинаА. В.IlyukhinaA. V.parmuzina@yandex.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединённый институт высоких температур Российской академии наукРоссияJoint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of SciencesRussian Federation201709072020012228Copyright © Жук А.З., Клеймёнов Б.В., Илюхина А.В., 20202020Жук А.З., Клеймёнов Б.В., Илюхина А.В.Zhuk A.Z., Kleymenov B.V., Ilyukhina A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/4

Работа посвящена разработке и исследованию высокоэффективных комбинированных энергоустановок (КЭУ) транспортного назначения на основе источника энергии (воздушно-алюминиевого электрохимического генератора - ВА ЭХГ) и источника мощности (литий-ионных аккумуляторов - ЛИА). В работе описаны инженерные подходы и технические решения, реализованные при создании ВА ЭХГ и КЭУ. Представлены результаты вольтамперных и разрядных испытаний модуля ВА ЭХГ, определена его максимальная мощность 1,5 кВт и удельная энергоёмкость 270 Вт-ч/кг. Разработана и реализована схема КЭУ с двумя модулями ВА ЭХГ. Проведены испытания КЭУ энергоёмкостью 46 кВт-ч на стенде имитации движения транспортного средства. Для транспортного средства массой 1800 кг получено распределение потоков энергии в КЭУ при имитации движения в соответствии с циклом ISO/CD8714. Определены расход энергии на выполнение цикла (183 Втч) и запас хода на одной заправке - 265 км. Приведён пример установки КЭУ на платформе электромобиля GEM car. При более низкой стоимости, разрабатываемые КЭУ превосходят известные аналоги по комплексу основных энергетических параметров - удельной мощности и удельной энергоёмкости.

The work is devoted to the development and investigation of high-efficiency combined power units (CPU) for transport purposes on the basis of energy source (air-aluminum electrochemical generator -AA ECG) and power source (lithium-ion batteries - LIB). In this work the engineering approaches and technical solutions implemented in the creation of the AA ECG and CPU have been described. The results of volt-ampere and discharge tests of AA ECG module are presented, the maximum power of which is 1.5 kW and the specific energy consumption is 270 (W-h)/kg. The scheme of the CPU with two modules of AA ECG has been developed and implemented. Tests of the CPU with an energy capacity of 46 kW-h on the test bench simulating vehicle movement were carried out. For a vehicle weighing 1,800 kg, the distribution of energy flows in the CPU was obtained in the simulation of movement in accordance with the ISO/CD8714 cycle. The cycle energy consumption (183 W-h) was determined as well as the power reserve at one refilling (265 km). An example of CPU installation on the platform of an electric vehicle GEM was given. At a lower cost the combined power units being developed outperform the known analogs in the set of basic energy parameters - specific power and specific energy capacity.

электрохимическая установка транспортного назначениявоздушно-алюминиевый генераторлитий-ионные аккумуляторыelectrochemical unit for transport purposesair-aluminum generatorlithium-ion batteriesReferencesДолголаптев А.В. Безвыбросовый транспорт нового поколения - ключ к решению экологических проблем мегаполисов и климатических изменений / Альтернативные источники энергии для больших городов: тезисы докладов III междунар. конф. - М., 2008. - С. 81-82.Долголаптев А.В. Безвыбросовый транспорт нового поколения - ключ к решению экологических проблем мегаполисов и климатических изменений / Альтернативные источники энергии для больших городов: тезисы докладов III междунар. конф. - М., 2008. - С. 81-82.Златин П.А., Кеменов В.А., Ксеневич И.П. Электромобили и гибридные автомобили / под ред. П.А. Златина. - М.: Агроконсалт, 2004. - 416 с.Златин П.А., Кеменов В.А., Ксеневич И.П. Электромобили и гибридные автомобили / под ред. П.А. Златина. - М.: Агроконсалт, 2004. - 416 с.Ипатов А.А., Кутенёв В.Ф., Каменев В.Ф., Фомин В.М., Хрипач Н.А., Лежнев Л.Ю., Артёмов А.А. Разработка автомобилей с гибридной силовой установкой, работающей на водородных видах топлива // Труды НАМИ. - 2009. - № 242. - С. 26-66.Ипатов А.А., Кутенёв В.Ф., Каменев В.Ф., Фомин В.М., Хрипач Н.А., Лежнев Л.Ю., Артёмов А.А. Разработка автомобилей с гибридной силовой установкой, работающей на водородных видах топлива // Труды НАМИ. - 2009. - № 242. - С. 26-66.Вэнс Э. Илон Маск: Tesla, SpaceX и дорога в будущее / пер. с англ. - М.: Олимп-Бизнес, 2015. - 406 с.Вэнс Э. Илон Маск: Tesla, SpaceX и дорога в будущее / пер. с англ. - М.: Олимп-Бизнес, 2015. - 406 с.Lu L., Han X., Li J., Hua J., Ouyang M. A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles // Journal of Power Sources. - 2013. -V. 226. - PP. 272-288.Lu L., Han X., Li J., Hua J., Ouyang M. A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles // Journal of Power Sources. - 2013. -V. 226. - PP. 272-288.Каменев В.Ф., Корнилов Г.С., Хрипач Н.А. Гибридное автотранспортное средство с энергетической установкой, работающей на водородном топливе // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISIAEE. - 2004. - № 2 (10). -С. 28-36.Каменев В.Ф., Корнилов Г.С., Хрипач Н.А. Гибридное автотранспортное средство с энергетической установкой, работающей на водородном топливе // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISIAEE. - 2004. - № 2 (10). -С. 28-36.Rahman M.A, Wang X., Wen C. High energy density metal-air batteries: a review batteries and energy storage // Journal of the Electrochemical Society. - 2013. - V. 160. -PP. A1759-A1771.Rahman M.A, Wang X., Wen C. High energy density metal-air batteries: a review batteries and energy storage // Journal of the Electrochemical Society. - 2013. - V. 160. -PP. A1759-A1771.Жук А.З., Клеймёнов Б.В., Школьников Е.И. [и др.] Алюмоводородная энергетика / под ред. акад. А.Е. Шейндлина. - М.: ОИВТ РАН, 2007. - 278 с.Жук А.З., Клеймёнов Б.В., Школьников Е.И. [и др.] Алюмоводородная энергетика / под ред. акад. А.Е. Шейндлина. - М.: ОИВТ РАН, 2007. - 278 с.Жук А.З., Клеймёнов Б.В., Фортов В.Е., Шейндлин А.Е. Электромобиль на алюминиевом топливе. -М.: Наука, 2012. - 171 с.Жук А.З., Клеймёнов Б.В., Фортов В.Е., Шейндлин А.Е. Электромобиль на алюминиевом топливе. -М.: Наука, 2012. - 171 с.Dougherty T.A., Karpinski A.P., Stannard J.H., Halliop W., Warner S. Aluminum-air: status of technology and applications // Proceedings of the 31st Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. - IEEE, 1996. - V. 2. - PP. 1176-1180.Dougherty T.A., Karpinski A.P., Stannard J.H., Halliop W., Warner S. Aluminum-air: status of technology and applications // Proceedings of the 31st Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. - IEEE, 1996. - V. 2. - PP. 1176-1180.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.