Нажмите "Enter", чтобы перейти к содержанию

Каким будет автомобиль будущего?

Новые технологии в автопроме Электрическая и частичная гибридная система

Электрическая и частичная гибридная система
Автомобильная индустрия движется быстро, но иногда трудно отслеживать, что происходит. Казалось, что электромобиль захватит весь мир, и в некотором смысле так и будет. Технология в автомобилях развивается, и, поскольку мы движемся к автономности транспортных средств, связь быстро развивается. В то же время бензиновые и дизельные двигатели не вымерли. Калифорния сделала еще один важный шаг на пути к водородным двигателям и готовится к инновациям, которые могут изменить мир в будущем. Вот наше понимание.

1G появился в начале 90-х, 2G предоставил обмен текстовыми сообщениями, 3G предоставил доступ в Интернет, а 4G сделал это быстрее. Поэтому нетрудно предсказать, что ожидается от сети пятого поколения (5G). Автопроизводители прилагают все усилия, чтобы использовать самые быстрые сетевые возможности (например, необходимое оборудование 5G уже включено в новую платформу для электромобилей Volkswagen MOB). То же самое относится и к поставщикам, например, Harman разрабатывает технологию, которая позволяет передавать информацию об автомобиле в командные центры Smart City, связанные с аварийно-спасательными и другими службами. Harman по-прежнему работает над такими технологиями, как «Оптимизация скорости на светофоре», которая поможет выбрать правильную скорость, чтобы избежать красных светофоров, а также помощь при нарушении сигнала и предварительное обозначение, которое предупреждает о возможных нарушениях или временном ремонте дороги. Harman также ожидает, что развлекательные системы сделают шаг вперед, предлагая потоковое видео пассажирам на заднем сиденье, а также онлайн-видеоигры. Исследовательская фирма Gartner считает, что количество таких автомобилей может достигнуть 60 миллионов к 2020 году и увеличиться до 220 миллионов в ближайшие четыре года. 5G обеспечит пропускную способность 1 Гбит / с с пропускной способностью в 1000 раз большей, чем 4G. Также будет быстрее — около 70 Гбит / с.

In the Picture: Audi connect

Производители шин иногда придумывают сумасшедшие концепции, но есть идея, что индустрия уже давно хочет — умные шины, способные сообщать об их состоянии и износе. Falken представил интеллектуальную шину под названием — как вы уже догадались — Smart Tire. Протектор изготовлен из резины LFR (жидкая резина Farnesene), что позволяет шине прослужить дольше. Производитель заявляет, что рабочие характеристики во влажных условиях останутся неизменными до 19 000 км, а износостойкость улучшится на 51%. Кроме того, технология Active Tread распознает дорожные условия и способна определять влажность и низкие температуры, чтобы адаптировать протектор к ситуации. Прототип Goodyear Intelligent Tire, представленный в 2017 году, может предоставить менеджерам автопарка информацию об износе, температуре и давлении. Более широкое использование может осуществляться в сочетании с автономными системами автомобиля, информирующими об уровне сцепления в режиме реального времени. Continental также экспериментирует с интеллектуальными шинами и встроенными датчиками. Менеджеры часто недооценивают важность шин, и новые технологии увеличат сцепление, уменьшат износ и улучшат безопасность.

Аккумулятор заряжается быстрее и работает долго

Студенты Технического университета Мюнхена разработали новую и оригинальную процедуру лабораторных испытаний, которая может значительно ускорить зарядку литий-ионных электрических батарей.

T5 Twin Engine Lithium-ion battery — exposed interior view

Литий-ионные аккумуляторы предназначены для медленной зарядки и могут быть повреждены, если заряжать слишком быстро или в течение длительного времени. Этот эффект обусловлен литием, который покрывает графитовые аноды в каждой ячейке батареи. Многократная перезарядка увеличит покрытие, уменьшит емкость батареи и, следовательно, расстояние, которое требуется. Поэтому общедоступные зарядные устройства работают на большой мощности только тогда, когда батарея заряжена до 80%, а затем скорость зарядки снижается.

Невозможно исследовать одну ячейку, пока она находится в металлическом корпусе, поэтому мюнхенская команда создала стекло, которое выполняет точно такую ​​же функцию. Используя спектроскопию электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ученые могут внимательно следить за процессом увеличения охвата. До этой технологии не было никакого аналитического способа определения этого процесса в реальном времени. Есть надежда, что удастся точно определить начало перекрытия и уменьшить ограничения, необходимые для защиты батарей во время быстрой зарядки. Таким образом, мы могли бы получить батареи, которые могут быть полностью заряжены быстрее, чем это возможно в данный момент.

КАК УЛУЧШИТЬ ПОДДЕРЖКУ ВОДИТЕЛЯ

Автономное экстренное торможение (AEB), являющееся частью усовершенствованной системы помощи водителю (ADAS), должно справляться с невообразимым количеством ситуаций. Но на самом деле нереально сыграть или даже вообразить каждый возможный сценарий. И времени для этого нет. Для Ansible Motion, чьи высокоуровневые симуляторы используются рядом крупных автопроизводителей, вероятно, потребуется сто лет традиционных методов.

Однако новейшие симуляторы облегчают эту проблему, анализируя огромное количество возможных сценариев за очень короткое время — буквально со скоростью света, печатая 100 лет работы за несколько месяцев.

Vi-Grade chassis simulator

В гонке за устойчивые альтернативы двигателя внутреннего сгорания лидирующими стали электромобили с батарейным питанием. Это было предсказуемо: заряд батареи понятен, а инфраструктура электричества уже существует.

Тем не менее, транспортные средства на водородных топливных элементах (FCEV), которые потеряли свои позиции с тысячелетия, могут получить возвращение. В 2017 году влиятельное Калифорнийское партнерство по топливным элементам (CaFCP) опубликовало свое видение на 2030 год. Вероятно на дорогах будет миллион FCEV, обслуживаемых 1000 стратегически расположенных станций заправки водородом. Кроме того, двигатели на топливных элементах идеально подходят для тяжелых транспортных средств (32-тонные грузовики с батарейным питанием не являются наиболее эффективным решением).

CaFCP утверждает, что этот план сократит потребление ископаемого топлива на 263 миллиона литров. Соответственно, выбросы NOx будут сокращены на 3,9 млн. Тонн. Прогноз основан на текущем распределении возобновляемой энергии (33% водорода производится из возобновляемых источников), а выбросы парниковых газов, как ожидается, сократятся на 2,7 млн ​​тонн.

Этот план поддерживается с помощью законодательства. В январе 2018 года было принято постановление для государственных учреждений и частного сектора, направленное на достижение общей цели — перевезти пять миллионов автомобилей с нулевым уровнем выбросов в Калифорнию к 2030 году. Это также указывает на то, что число 35 станций заправки водородом в штате к 2025 году будет увеличено до 200 станций.

Количество водородного топлива измеряется по массе, и 1,2 кг включают примерно столько же энергии, сколько почти четыре литра бензина. Водородные топливные элементы в два раза эффективнее двигателей внутреннего сгорания, поэтому сравнение не будет уместным. Решение Агентства по охране окружающей среды США заключается в пропорциональном совмещении потребления водорода с потреблением бензина.

Бензин Honda Clarity 2017 года равен 3,53 л / 100 км. CaFCP ожидает, что цены на водород упадут вдвое с 14 евро за килограмм к 2025 году. В этом случае стоимость топлива Honda Clarity может быть приравнена, например, к BMW 5 серии с двигателем внутреннего сгорания.

В рамках этого проекта отдел управленческого консалтинга Ricardo Strategic Consulting тщательно изучил стоимость заправки водородом, заключив, что в таком регионе, как Калифорния, где люди все чаще используют автомобили FCEV, цены на водородное топливо к 2030 году резко упадут. В настоящее время 35 станций заправки водородом обслуживают около 5000 автомобилей. Соответственно, они работают только с нагрузкой 50%, что означает, что строительство и обслуживание таких станций не выгодно для самого водородного топлива. Если предположить, что необходимо обслуживать один миллион автомобилей на водороде, 5000 автозаправочных станций уже будут работать с нагрузкой 90%, а увеличение спроса, а также улучшение сети автозаправочных станций могут привести к падению цен на водород в Калифорнии до 2,80 евро за килограмм. Преимущество FCEV состоит в том, что единственными выбросами из выхлопной трубы являются вода и тепло, дозаправка так же проста, как и в обычном автомобиле, и занимает примерно столько же времени и может путешествовать на таком же расстоянии после заправки. История показывает, что позиция Калифорнии в отношении автомобилей и окружающей среды (запрет на использование этилированного бензина и введение катализаторов) в целом отражается во всем мире, поэтому стоит следить за развитием событий.

ОСОБЕННАЯ ГИБРИДНАЯ СИСТЕМА АРВИНА ПОПУЛЯРНАЯ

Вместо того, чтобы ставить другой автомобиль на автомобиль и продавать его как нечто особенное, теперь каждый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания должен стать гибридом.

И это начинает происходить — каждый Range Rover Evoque 2019 года с автоматической коробкой передач, например, становится частичным гибридом 48 В или MHEV (мягкий гибридный электромобиль).

Mild hybrid 48-volt Drivetrain

Полнофункциональный (включая подключаемый) гибридный автомобиль намного дороже, поскольку в двигатель и трансмиссию встроен электрический привод, что увеличивает как стоимость, так и вес. Такое решение позволяет проводить короткие расстояния только с помощью электродвигателя, но это не обязательно означает, что у потребителя есть возможность управлять автомобилем, который может восстанавливать и повторно использовать энергию. Но технология 48 В изменит все это, и изменения происходят быстро.

Устанавливая более надежный стартер-генератор с стартерным генератором с ременным приводом (BiSG), обычный автомобиль преобразуется в MHEV. Автомобили MHEV оснащены небольшой 48-вольтовой батареей, которая работает и заряжается от BiSG. Существующая система 12 В работает параллельно, чтобы обеспечить оборудование 12 В. Тем не менее, ожидается, что соответствующее оборудование на 48 В, такое как ультразвуковой обогрев окон, скоро появится. Компоненты MHEV, такие как батареи 48 В и стартовые генераторы, теперь свободно доступны для продажи. Так что будьте готовы к тому, что MHEV, такие как Evoque, будут расти, потому что цены падают, и более дешевые автомобили также смогут получить эту технологию.

Вскоре каждый новый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания придется электрифицировать. О системах 48 В давно говорят и, наконец, вводятся в стандартную комплектацию.

Какая машина? Журналисты имеют честь опробовать множество фантастических прототипов задолго до того, как их производство начнется, и во многих случаях для их выхода требуется изменение закона. Одним из примеров является система удаленной парковки, которая позволяет парковать машину, не садясь за руль. В BMW 5 и 7 серий есть эта технология, но в 2018 году в Великобритании были внесены поправки в закон, позволяющие использовать эти функции на дорогах общего пользования. Этот закон приобрел более широкое значение, так как показывает, что законодатели заинтересованы в скорейшем устранении правовых барьеров в пользу автономных транспортных средств.

КОНЕЦ ДВС? Разговор об этом в течение дня снова Может показаться, что сейчас это не так, но нам потребуется много времени, чтобы попрощаться с двигателями внутреннего сгорания, хотя атмосферные двигатели в основном заменяются турбонагнетателями меньшего объема. Проблема с двигателями внутреннего сгорания состоит в том, что они неэффективны, потому что только одна треть энергии, которую мы получаем от бензина или дизеля, преобразуется в механическую энергию. Уменьшение мощности двигателя и установка турбонагнетателей помогают повысить эффективность, а высказывание о том, что двухлитровый объем предназначен только для упаковок сока, больше не подходит. Вот почему бензиновые головки должны наслаждаться атмосферными двигателями V8 и V10 так долго, как только могут, потому что скоро таких вариантов не будет. Небольшие турбокомпрессоры сгорания никогда не исчезнут, так как эквивалентная замена еще не найдена. Двигатели стали чрезвычайно сложными: электрогидравлическое управление клапанами, переменное положение распределительного вала, двойные геометрические турбонагнетатели, встроенные выпускные коллекторы, интеллектуальные масляные насосы, которые уменьшают потери мощности в двигателе, интеллектуальная зарядка аккумулятора с помощью генератора, просто понижающая скорость, интеллектуальные водяные насосы и системы охлаждения который улучшает тепловую эффективность. И, конечно же, прямой впрыск бензина. Дизельные двигатели подвергаются наибольшему общественному давлению, несмотря на то, что измерения выбросов в соответствии с процедурой WLTP наконец дают более точную информацию о выхлопных бензинах и дизельных двигателях. Более тщательное исследование показывает, что новые дизельные двигатели более экологичны, чем некоторые старые бензиновые двигатели. В настоящее время трудно представить, как крупные внедорожники выжили бы без дизельных двигателей, потому что высокоскоростные гибридные поездки не очень эффективны. Будущее дизельных двигателей является еще одним достойным внимания.

Electric Engine (04/2011)

Группа PSA, в которую входят бренды Citroën, DS, Opel / Vauxhall и Peugeot, запустила новую платформу. Это называется Common Modular Platform (CMP), и предлагаемый вариант электромобиля eCMP был запущен в прошлом году — всего за несколько дней до платформы электромобиля Volkswagen MEB. В настоящее время модульные платформы очень популярны, и на них основано будущее развитие, поскольку эти платформы оптимизируют производственный процесс, ускоряют и облегчают разработку различных моделей и увеличивают эффект масштаба. Но кто победитель? Клиент или производитель только? Ответ — оба. Автопроизводители получают больше прибыли и становятся более стабильными, в то время как клиенты получают более продуктивные, технологически продвинутые и, теоретически, более продуктивные деньги. Модульные платформы немного похожи на лего-блоки — из одних и тех же компонентов вы можете создавать различные комбинации. Но интенсивная алюминиевая архитектура Jaguar Land Rover D7a — совсем другое. Платформа основана на модульном шасси, которое может быть оснащено различными кузовами. Эта архитектура делает еще один шаг вперед с общей конструкцией компонентов, такой как размер. Это позволяет строить как большие, так и меньшие автомобили, от внедорожников F-Pace и Velar до седанов меньшего размера, таких как XE. Но почему нас должно интересовать, что находится под телом? Модульные платформы и архитектура иногда воспринимаются как остановка, поэтому все машины выглядят и работают одинаково. На самом деле, это гораздо лучший способ спроектировать и построить хорошие, надежные автомобили, даже не начав с нуля. Модульные платформы находятся в движении, потому что они обеспечивают универсальность в проектировании и производстве и приносят пользу как автопроизводителям, так и потребителям, которые в итоге получают лучший продукт.

ГОЛОГРАММЫ ПОЛНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

По иронии судьбы технология, разработанная для упрощения нажатия кнопок на панели, однако, делает ее более сложной. Кажется, это общая черта сенсорных экранов, которые захватили автомобильную промышленность.

До сих пор мониторы были буквально разбросаны в автосалонах по мере появления новых и новых функций. Со смартфонами, которые изменили наш образ жизни, дизайнеры, казалось, нашли решение вопроса о кнопке.

Но главная проблема с сенсорными экранами заключается в том, что они пока не дают тактильного отклика. Невозможно почувствовать, к кому ты прикасаешься, и это заставляет водителей уходить с дороги. Кнопки могут, по крайней мере, касаться: отличный пример дизайна — это переключатели электромобиля Hyundai Nexo на топливных элементах — большие кнопки имеют существенно различную форму, поэтому вы можете быстро почувствовать, кого вы касаетесь.

Однако производители пока не отказываются от сенсорных экранов. Поставщики технологий, такие как Continental AG и Bosch, предложили новые решения. Концепция сенсорного экрана Continental 3D Haptic имеет рельефные направляющие, которые помогают вам ориентироваться на экране, и обеспечивает механическую реакцию в виде импульса или вибрации.

Другие делают шаг вперед, используя дополненную реальность (виртуальную реальность в реальной среде). Volkswagen продемонстрировал систему дополненной реальности 3D, которая сочетает голографическое меню с управлением жестами с концептуальным автомобилем ID Vizzion. Это требует 3D-очков, но какая-то дополненная реальность запланирована для линейки электромобилей ID на основе новой платформы MEB.

Mercedes A-Class уже оснащен несколько более простой системой дополненной реальности, разработанной в сотрудничестве с Harman. Он передает изображение с внешних камер в навигационную систему для улучшения видимости. Примером может служить отображение светофора на дисплее приборной панели, если вы подошли к нему слишком близко и вне поля зрения. Другим примером является отображение номеров домов на навигационной улице, чтобы водитель мог найти нужное вам здание, не выходя из дороги.