Инновационные решения для электрокаров и гибридов

В 2014 году Европейский исследовательский проект OpEneR («Оптимальное потребление и восстановление энергии») представил на финальное рассмотрение стратегии вождения и системы помощи водителю, которые позволят значительно повысить эффективность и безопасность электрокаров и гибридных авто. Эти разработки дадут ощутимый толчок к развитию рынка электромобилей и гибридных авто, поскольку позволят увеличить пробег авто без подзарядки, не увеличивая при этом размеры аккумуляторной батареи. Инженеры и ученые объединили свои усилия по совершенствованию трансмиссии, рекуперативной тормозной системы, навигационной системы, разнообразных датчиков, а также функционала, благодаря которому осуществляется взаимодействие этих систем. Так, первые два электрокара, разработанные в рамках проекта, уже продемонстрировали высокий потенциал экономичности в реальных условиях эксплуатации.

Проект OpEneR («Оптимальное потребление и восстановление энергии»), нацеленный на повышение энергоэффективности автомобиля за счет системных изменений, стартовал в мае 2011 года. Партнерами проекта выступили австрийская компания-разработчик трансмиссий AVL List GmbH, испанский исследовательский институт Centro Tecnológico de Automoción de Galicia (CTAG), немецкий исследовательский институт Forschungszentrum Informatik Karlsruhe (FZI), второй крупнейший в Европе автопроизводитель PSA Peugeot Citroën и немецкие компании Robert Bosch GmbH и Robert Bosch Car Multimedia GmbH. Это европейский научно-исследовательский проект в рамках Седьмой Рамочной программы под эгидой Европейской Комиссии – Генерального директората Еврокомиссии по коммуникационным сетям, контенту и технологиям (Directorate Communications Networks, Content and Technology). Общий бюджет проекта составил 7,74 млн евро, из них 4,4 млн евро – в форме субсидий. Проект возглавила компания Bosch.

Одной из задач проекта стала разработка системы «эко-маршрутизации». Речь идет о расчете оптимального маршрута с учетом специальных потребностей электрокара. Так, в основе работы навигационной системы лежит постоянная оптимизация расхода электроэнергии. Как показали результаты тест-драйвов, это позволяет сократить затраты энергии на 30%, что позволяет увеличить дистанцию без подзарядки на 14%. Т.е. расчет оптимального маршрута при движении по городу – это отличный способ повышения экономичности авто.

Разнообразные подходы для повышения эффективности вождения

Как уже неоднократно было проверено опытом, проактивный стиль вождения позволяет существенно сокращать расход топлива. В соответствии с этим подходом алгоритмы работы системы адаптивного круиз-контроля были перенастроены в режим экономичного вождения. Кроме того, детальные электронные топографические карты включают в себя информацию о спусках, подъемах и дорожных знаках, об ограничении скорости, а также сведения о внешней инфраструктуре, включая данные о городских светофорах. Весь этот массив информации позволяет создать электронный прообраз заданного маршрута и тем самым заранее оптимизировать работу адаптивного круиз-контроля и движение автомобиля по инерции. Таким образом, водитель заблаговременно узнает о необходимости отпустить педаль газа, например, по мере приближения к черте города или к дорожным знакам, требующим снижения скорости. При этом трансмиссия переходит в нейтральный режим, максимально сохраняя энергию.

Интуитивный HMI интерфейс и удобная приборная панель с  программируемым TFT-дисплеем подают водителю всю необходимую информацию максимально доступно. Кроме того, расширенные картографические данные позволяют рассчитать оставшуюся дистанцию без дозаправки и расход топлива максимально точно и при этом доступно для водителя.

Еще одна важная задача проекта – достичь оптимального взаимодействия между электрической трансмиссией и рекуперативной тормозной системой. Чтобы достичь максимальной рекуперации энергии два демо-автомобиля Peugeot 3008 e-4WD были оборудованы электромеханическими усилителями тормозов Bosch iBooster и системой динамической стабилизации ESP, специально адаптированной для электромобилей. Концепция электрической трансмиссии включает использование двух отдельных электромоторов – по одному на переднюю и заднюю ось – они и приводят автомобиль в движение, и перераспределяют энергию, выделяемую при торможении. Данная технология легла в основу разработанной партнерами проекта инновационной стратегии рекуперации, суть которой состоит в перераспределении энергии торможения между передней и задней осями, а также в оптимизации рекуперации и курсовой устойчивости автомобиля.

Работая над проектом, команда разработчиков использовала усовершенствованные техники имитации, в том числе взаимодействия автомобиля с окружающей средой. Разработка технологии и ее испытания проводились параллельно, что позволило оперативно внедрять все результаты и продолжить испытания в лаборатории компании AVL InMotion™.

Далее были созданы 2 прототипа авто, и начались многочисленные тест-драйвы на базе тестовых лабораторий трех компаний AVL, Bosch и FZI, а также частных испытательных полигонов компаний Bosch и CTAG. В сравнении со спортивным стилем вождения, внедренные технологии показали 27 – 36-процентное снижение расхода энергии при 8 – 21 процентном увеличении дистанции без подзарядки, в зависимости от готовности водителя следовать рекомендациям производителя. До 5% сокращения расхода энергии на той же дистанции без дозаправки дает система перераспределения энергии между электромоторами передней и задней оси.