Как Mercedes-Benz еCitaro преодолевает 600 км без подзарядки

Электробус Mercedes-Benz eCitaro с топливными элементами в качестве расширителя диапазона обладает запасом хода около 600 км Модель на топливных элементах, как и стандартный eCitaro, создана на базе Citaro с двигателем внутреннего сгорания. Это отражено в характерном дизайне, который умело сочетает знакомый внешний вид с уникальными функциональными и стилистическими элементами.
Автобус оснащен топливными элементами мощностью 60 кВт, установленными на крыше, которые служит не основным источником энергии, а расширителем запаса хода для увеличения общего запаса хода автомобиля. Основным источником энергии в eCitaro с топливным элементом является батарея емкостью не менее 295 кВт·ч. Зарядка осуществляется путем подключения к зарядному устройству в депо. Однако в определенных условиях эксплуатации топливный элемент eCitaro может также работать в режиме, при котором водород служит единственным источником энергии.

В отличие от автобуса, работающего исключительно на чистом водороде и имеющего небольшую буферную батарею, топливный элемент eCitaro значительно лучше способен полностью и эффективно накапливать энергию, рекуперируемую при торможении, в своих больших батареях. Это особенно полезно в городском трафике с частыми замедлениями, и еще больше — на сложном рельефе, что способствует общей эффективности топливного элемента eCitaro. Большая емкость батареи также обеспечивает высокую мощность привода на больших расстояниях — например, на подъемах — без необходимости работы топливного элемента в верхнем, неэффективном диапазоне мощности.

Три режима работы
Топливный элементы eCitaro могут работать в трех режимах. В режиме максимального запаса хода заряд батареи и запас водорода используются в полной мере, при этом топливный элемент всегда работает в наиболее эффективном диапазоне.
В режиме минимального потребления водорода батарея обеспечивает большую часть энергии для движения и вспомогательных систем, в то время как топливный элемент подает только то количество энергии, которое необходимо для достижения ранее установленного запаса хода. Здесь также топливный элемент всегда работает в наиболее эффективном диапазоне.
И наконец в третьем режиме - поддержания уровня заряда ((SOC)) батарея остается основным источником энергии для движения. Однако вместо зарядки в неподвижном состоянии в депо, она заряжается во время движения от топливного элемента. В этом режиме топливный элемент используется интенсивнее, чем в других стратегиях, но он по-прежнему работает в эффективном диапазоне мощности от 20 до 40 кВт.

Топливные элементы
Топливные элементы представляют собой мощный агрегат с максимальной мощностью 60 кВт. Он работает с высокой эффективностью, что приводит к сравнительно низкому потреблению водорода для выработки электроэнергии. Преобразователь напряжения уже интегрирован. Еще одна примечательная особенность — очень длительный срок службы, около 40 000 часов работы при использовании в качестве расширителя запаса хода, что соответствует периоду эксплуатации примерно от семи до десяти лет в зависимости от области применения.
В автобусе-одиночке модуль топливного элемента — весом около 240 кг — установлен на крыше сразу за передней осью. В сочлененном автобусе он расположен в передней части крыши на прицепной части.

В топливном элементе eCitaro водород используется в газообразном состоянии под давлением 350 бар. Это исключает необходимость в высоком сжатии и связанных с этим сложностях на заправочных станциях. Каждый водородный бак вмещает 5 кг пригодного для использования водорода. Благодаря внутреннему контейнеру из пластика и внешней оболочке из углеродного волокна, они соответствуют спецификациям баков типа 4, что делает их одновременно легкими и очень прочными. Поперечная установка баков обеспечивает легкий доступ к клапанам и датчикам. Безопасность является приоритетом: каждый бак оснащен собственным датчиком давления и температуры. Это позволяет надежно обнаруживать потенциальные утечки, исключая необходимость в дополнительных датчиках водорода и уменьшая количество возможных точек отказа. Баки соответствуют стандарту ООН ЕЭК Р 134, который требует успешного прохождения стресс-теста.

Модульная система баков
Система баков модульная. В автобусе Solo используется пять баков общей емкостью 25 кг водорода, с возможностью установки шестого бака при необходимости. В сочлененном автобусе заказчики могут выбрать шесть или семь баков, обеспечивающих 30 или 35 кг водорода. Топливные баки установлены на крыше над передней осью и передним свесом, закрыты сверху для защиты от грязи и солнечного света. Крышки широко открываются вверх, обеспечивая легкий доступ для проведения сервисных работ. Все трубопроводы высокого давления жесткие, а трубопровод между заправочным отверстием и крышей непрерывный и не имеет резьбовых соединений для максимальной безопасности. Топливный элемент получает газообразный водород из баков по трубопроводу низкого давления. Заправка осуществляется с правой стороны авто, по направлению движения, над второй осью. В оптимальных условиях, в зависимости от заправочной инфраструктуры, заправку автобуса можно произвести примерно за десять минут.

Высокопроизводительные батареи
В топливном элементе eCitaro используются высокопроизводительные батареи NMC3 (NMC = никель-марганцево-кобальтовый оксид). Эти литий-ионные батареи обладают очень высокой плотностью энергии и длительным сроком службы.
Каждый аккумуляторный модуль содержит 600 аккумуляторных элементов. Они интегрированы в систему охлаждения для поддержания оптимальной температуры батареи около 25 градусов Цельсия. Надлежащий контроль температуры обеспечивает максимальный срок службы и эффективную зарядку. Девять аккумуляторных модулей образуют аккумуляторный блок из 5400 элементов, что обеспечивает номинальную энергетическую емкость 98 кВт·ч на блок.

Как и водородные баки, батареи масштабируемы. В автобусе с одним двигателем используются три аккумуляторных блока общей емкостью 294 кВт·ч. В сочлененном автобусе клиенты могут выбрать три или четыре аккумуляторных блока, обеспечивающих до 392 кВт·ч энергетической емкости. Даже эти конфигурации сами по себе обеспечивают впечатляющий запас хода.

Поскольку можно настраивать как емкость батареи, так и количество перевозимого водорода, каждый оператор общественного транспорта получает топливный элемент eCitaro, точно соответствующий его эксплуатационным требованиям.

Поскольку топливный элемент используется для увеличения дальности хода, промежуточная зарядка по маршруту не требуется и не предполагается. Зарядка осуществляется с помощью подключаемого зарядного устройства с максимальной мощностью 150 кВт. Как и в стандартном eCitaro, доступны четыре положения зарядного порта: слева и справа над передней осью, спереди и сзади. Для гибкого размещения в депо или мастерской на одно транспортное средство можно установить до двух положений зарядного порта. Также доступна интегрированная система управления для последовательной зарядки двух транспортных средств с помощью одного зарядного устройства.

Большая дальность хода, высокая пассажировместимость.

В зависимости от конфигурации батарей и водородных баков, а также в зависимости от режима работы, eCitaro на топливных элементах в качестве одиночного автобуса достигает дальности хода около 600 километров [2] без промежуточной зарядки или дозаправки. С сочлененным eCitaro G дальность хода достигает 500 километров³. Эти выдающиеся значения полностью соответствуют требованиям практически всех транспортных операторов.

Оптимизированное до мельчайших деталей распределение веса, охватывающее батареи, топливный элемент и водородные баки, обеспечивает большое количество пассажирских мест. Например, трехдверный сочлененный автобус с одной ведущей осью, тремя аккумуляторными батареями и семью водородными баками может предложить около 128 пассажирских мест. Одноместный автобус вмещает до 88 пассажиров. Это означает, что eCitaro на топливных элементах обеспечивает даже большую пассажироемкость, чем аккумуляторно-электрический eCitaro, оснащенный максимальным количеством батарей.

Система терморегулирования использует отработанное тепло топливного элемента.

Инновационная система терморегулирования eCitaro на топливных элементах также способствует увеличению запаса хода и общей эффективности. Отработанное тепло топливного элемента может эффективно использоваться для обогрева салона автомобиля. По этой причине Daimler Buses использует компактную систему кондиционирования воздуха с хладагентом R134a (а с середины 2026 года — с хладагентом R513A), также оснащенную тепловым насосом. В сочетании с отработанным теплом топливного элемента достигается более высокая эффективность при низких температурах, чем система кондиционирования воздуха на основе CO₂, используемая в eCitaro. Отработанное тепло топливного элемента также может использоваться для регулирования температуры батарей. Все тепловыделяющие компоненты интегрированы в контур отопления автомобиля. Регулировка температуры в салоне и на рабочем месте водителя осуществляется автоматически и независимо.

Как и в eCitaro, топливный элемент eCitaro позволяет предварительно нагревать салон до желаемой температуры во время зарядки батареи в депо благодаря электрическому отоплению и кондиционированию воздуха. Это означает, что энергия, необходимая для климат-контроля в начале маршрута, не должна потребляться от батареи, что увеличивает доступный запас хода. Зимой городской автобус может быть предварительно прогрет во время зарядки; летом — предварительно охлажден.

Интегрированная низкопольная ведущая ось.

Мощность, как обычно, передается через низкопольную портальную ось ZF AVE 130 с двигателями, расположенными близко к ступицам колес. Каждое колесо развивает мощность до 125 кВт и достигает крутящего момента 485 Нм. При фиксированном передаточном числе это обеспечивает максимальный крутящий момент 11 000 Нм на колесо. В сочлененном автобусе стандартно приводятся в движение средняя и задняя оси; на легком рельефе достаточно одной ведущей оси прицепной секции.

Кабина и концепция управления не требуют переподготовки

Компоновка пассажирского салона в eCitaro на топливных элементах соответствует знакомым моделям eCitaro. Ни пассажирам, ни водителю не нужно адаптироваться к чему-либо новому; кабина и концепция управления в значительной степени соответствуют привычной конфигурации, а выбор направления движения осуществляется, как и прежде, с помощью кнопок D, N и R. Практически идентичное управление по сравнению с Citaro с двигателем внутреннего сгорания или аккумуляторным электромобилем eCitaro позволяет быстро менять водителя.

Приборная панель также во многом соответствует панели eCitaro. Индикатор мощности отображает текущую потребность в энергии, а также состояние заряда батареи. Единственное отличие — и это характерно для концепции топливного элемента — это отображение процента уровня заправки водородом на приборной панели. Через центральный дисплей водитель может видеть запас хода, доступную мощность, индикатор зарядки и доступное количество водорода. Топливный элемент eCitaro также помогает водителю в энергоэффективном вождении благодаря системе управления ускорением: независимо от того, пустой автобус или полностью загружен, он всегда разгоняется с места — на заправке или светофоре — с той же динамикой, что и при полной загрузке. Это обеспечивает плавное, комфортное для пассажиров вождение при одновременном снижении энергопотребления