Наши проекты

Что такое Range Extender и архитектура решения

Range Extender — это автономный генераторный агрегат, цель которого — подзарядка тяговой батареи во время движения (или при остановках), чтобы увеличить дальность пробега электромобиля. В отличие от обычных портативных генераторов, REX-решение интегрирует в себя:

• синхронный/асинхронный генератор (альтернатор) или инверторную топологию,
• AC/DC-преобразователь (выпрямитель/зарядный конвертер) с управлением током/напряжением и защитой (CC/CV, управление по CAN),
• систему управления (GCU) с интерфейсом к BMS и ECU автомобиля,
• системы топливоподачи, охлаждения и выхлопной обработки (after-treatment),

Ключевая архитектурная идея: генератор работает в связке с батареей через DC-шину. Батарея выступает буфером, позволяя генератору работать в выгодной точке КПД (минимизация BSFC — brake specific fuel consumption), а силовая электроника управляет потоком энергии и защитой.

Области применения и интеграция в системы электромобиля

Применение (примерные кейсы):

• гибридные и PHEV-платформы, где требуется продление запаса хода на длительных дистанциях;
• коммерческий транспорт (фургон, малотоннажный грузовик) с ограниченной инфраструктурой зарядки;
• профессиональная спецтехника и сельхозмашины, работающие вдали от сети;
• мобильные сервисные машины и агрегаты, где необходим автономный источник энергии.

Интеграция: REX подключается к высоковольтной шине через AC/DC преобразователь и DC-DC при необходимости. В системе обязательно наличие:

• BMS — для учета SoC/SoH и ограничения зарядного тока;
• GCU (generator control unit) — алгоритмы управления нагрузкой, оптимизация режима работы ICE (двигателя внутреннего сгорания), диагностика;
• HVIL / IMD / силовые контакторы — безопасность HV-цепи;
• датчики давления/температуры/выбросов для управления after-treatment;
• система охлаждения и шумопоглощения (NVH-комплект).

Почему бензиновый REX? Причины выбора для электромобилей и гибридов

Преимущества бензиновой установки как REX:

• Быстрый пуск при низких температурах — бензиновые двигатели легче запускаются в холодных условиях, что критично для аварийной подзарядки.
• Нижний уровень шума и вибрации по сравнению с аналогичными дизелями (важно для легковых и пассажирских платформ).
• Низкая стоимость CAPEX — бензиновые агрегаты дешевле в закупке и проще по конструкции.
• Гибкость модификации под требования OEM: компактная компоновка, интеграция AC/DC на борту, простота адаптации к шасси.

Ограничения:

• выше расход топлива (в kWh/л) при длительной работе по сравнению с дизелем;
• tougher after-treatment для достижения строгих уровней NOx/CO при долговременной работе.

Сравнение: бензин vs дизель vs газ (CNG/LPG/LNG)

Топливная эффективность (BSFC) и эксплуатация

• Дизель: лучшее BSFC при продолжительной нагрузке; выгоден для непрерывной, длительной работы (ремарка: оптимален для стационарного или коммерческого применения).
• Бензин: хуже по расходу при длительной работе, но лучше при кратковременных запусках/переключениях; выгоден там, где агрегат используется «по необходимости».
• Газ (CNG/LNG/LPG): при грамотной технологии сгорания — низкие выбросы и конкурентный BSFC; однако требуется высокое давление хранения (CNG ~200–250 bar) или криогенная инфраструктура (LNG).

Эмиссии и after-treatment

• Бензин: после каталитического нейтрализатора (TWC) можно добиться низких CO/HC; NOx контролируется сложнее при больших нагрузках.
• Дизель: требует DOC + DPF + SCR для сокращения PM и NOx; сложнее и дороже обслуживание.
• Газ: чище по CO/PM, но возможен метановый выброс (methane slip); after-treatment проще, но системы сжатия и баллоны добавляют массу и стоимость.

Стоимость владения и инфраструктура

• Бензин: дешевле единичная закупка; топливная инфраструктура повсеместна.
• Дизель: выше CAPEX, но ниже OPEX при постоянной нагрузке.
• Газ: требует инфраструктуры CNG/LNG; для коммерции может быть выгоден, но для повсеместного REX — ограничение по доступности топлива.

NVH и габариты

• Бензиновый REX легче добиться низкого шума и компактной упаковки.
• Дизель создаёт больше вибрации; требует усиленной шумозащиты.

• Газовые установки требуют объёмных газовых баллонов, что влияет на размещение.

Практические рекомендации по архитектуре REX-системы

1. Гибридный режим управления: генератор работает в оптимальной экономической точке; батарея гасит пики — это повышает общий КПД и снижает износ ICE.

2. Интеграция CAN/BMS: обмен данными по CAN (J1939/ISO-TP) — обязательный элемент, задающий ток зарядки, SoC лимиты и аварийные сценарии.

3. After-treatment: для дизеля предусмотреть SCR+DPF; для бензина — TWC и управление фазами для снижения выбросов при частых нагрузках.

4. Требования безопасности: вентиляция топливного отсека, датчики утечек, автоматическое отключение HV при отказе IMD/HVIL.

5. Техобслуживание и TCO: размер топливного бака, интервалы обслуживания, доступ к фильтрам и каталитическим элементам влияют на эксплуатационные затраты.

Заключение — выбор по сценарию эксплуатации

• Для легковых и пассажирских электромобилей, где REX нужен эпизодически — бензиновый REX часто оптимален: низкие NVH, простота интеграции и запуск в холод.
• Для коммерческого транспорта с длительной эксплуатацией — дизельный REX предпочтительнее с точки зрения расхода и ресурса.
• Для экологических и городских решений (при наличии инфраструктуры) — газовый REX (CNG/LNG/LPG) даёт лучшие выбросы, но требует компромиссов по размещению баллонов и логистике.