Техника драйва. Часть 2. Электро, гибрид и кое-что еще

Начало в №7/2013

Напомним, о чем речь. Современный автомобиль – это новейшие технологи и компоненты. Поэтому в преддверии Международного автосалона во Франкфурте корпорация ZF организовала пресс-конференцию. А фактически – парад своих последних разработок. Проходил он в немецком городе Шлюссельфельд. После докладов и презентаций все новинки можно было испытать в деле – а именно, на автодроме.

В прошлый раз мы говорили о новой 9-ступенчатой АКПП 9HP для автомобилей с поперечным расположением двигателя, о системе ее управления, а также о модернизированной 8-ступенчатой коробке 8HP. Это уже немало, но далеко не все. Поэтому продолжим рассказ.

Привод для электромобиля

Тема электромобилей у всех на слуху. Скептик заметит: мол, идея хорошая, но воплощение пока не радует: запас хода невелик, инфраструктура слабовата, цены на первые модели, прямо скажем, привлекательными не назовешь.

И все же дело движется. И не последнюю роль здесь играют компоненты – именно от них зависит успех электромобиля у потребителя.

Вот что говорит Михаэль Ханкель, член правления ZF Friedrichshafen AG, возглавляющий подразделения приводной техники и техники шасси для легковых автомобилей: «Возьмем, к примеру, Германию: в 90% случаев ежедневный пробег среднестатистического автомобиля не превышает 60 км. Такое расстояние сегодня легко преодолимо на электромобиле».

Возразить трудно. В городах суточные пробеги и впрямь невелики, а в пробках энергия расходуется лишь на музыку и на кондиционер. Впрочем, даже с кондиционером сегодня можно преодолеть гораздо большее расстояние, причем легко – и во многом благодаря стараниям инженеров ZF.

Сегодня компания создала электропривод для легковых автомобилей малого и компактного класса. Главным его элементом является асинхронный электродвигатель. Конструкция также включает в себя компактный односкоростной преобразователь частоты вращения, силовую электронику и специальный «софт». Благодаря двухступенчатой коробке передач и рациональному использованию высоких оборотов такой электропривод прекрасно подходит для ежедневной эксплуатации.

Судите сами: модуль способен развивать до 21 000 об/мин, а максимальная мощность, передаваемая на колеса, составляет 90 кВт. Уже при старте с места ведущая ось получает крутящийся момент 1700 Нм, что обеспечивает разгон с 0 до 100 км/ч всего за девять секунд – показатель, сравнимый со спортивным автомобилем. А в целом по своей динамике электромобиль теперь не уступает «одноклассникам» с мощными современными ДВС. Автор убедился в этом лично, вволю погоняв на электрическом малыше по автодрому.

Разрабатывая конструкцию осевого электропривода, специалисты ZF справились с проблемой, присущей электромобилям и гибридным автомобилям, работающим в данный момент на электротяге. Это минимизация потерь энергии, возникающих при взаимодействии электродвигателя и инвертора. Попутно при совершенствовании электрической системы удалось решить еще одну важную задачу – увеличение пробега. Теперь оно больше на 6% при том же времени зарядки.

Таким образом, привод, вес которого всего 45 кг, демонстрирует завидную эффективность. И это не последнее слово разработчиков: уже сейчас планируются совершенствование конструкции, направленное на увеличение силовых характеристик. Вот показатели, которых необходимо достичь: мощность – 120 кВт, крутящий момент на оси – как минимум до 2000 Нм.

А чуть позже появится широкая силовая линейка осевых электроприводов. По мере увеличения мощности система выйдет за пределы малого и компактного классов. Это позволит производителям электромобилей выбирать вариант привода, оптимально подходящий для конкретной модели. Выиграет и будущий потребитель – ведь модельный ряд в конечном итоге адресуется именно ему.

И еще одно важное замечание. Электропривод войдет в состав гибридного модуля, монтируемого на задней оси. А для переднеприводных моделей диапазон применения системы расширится до класса «люкс».

На том же электромобиле нам продемонстрировали еще одну концепцию ZF – облегчение конструкции транспортного средства. И это не случайно, снижение веса для электромобиля крайне важно – чем ты легче, тем дольше проедешь после зарядки. Или больше увезешь, тоже неплохо. Или с большей скоростью поедешь на работу или домой – словом, выбирай на вкус. Да и вообще, уменьшение неподрессоренной массы повышает динамику, комфорт и безопасность движения.

На рисунке:

В представленной модели легкие компоненты шасси органично компонуются с электрическим приводом. Вот несколько подробностей. Облегченная амортизационная стойка колес передней оси выполнена из композитных материалов. В сравнении со стальным вариантом вес узла уменьшился на 50% – согласитесь, впечатляющий результат.

Но это еще не все. Стальную качающуюся опору также заменили деталью из композитного материала. Хитрое сочетание углеродного волокна, высокопрочной стали и полиамида, полученного методом литья под давлением, позволило уменьшить вес опоры на 16%.

Кроме того, усовершенствованная конструкция заднего моста с подвеской колес на продольных рычагах также позволяет снизить вес шасси. Практически доказано, что оно может полностью изготавливаться из более легких материалов, – в данном случае конструкторы применили стеклопластик GFK.

Интересен новый стабилизатор поперечной устойчивости. Во-первых, он тоже композитный, что уменьшило вес детали на 50%; во-вторых, композитный материал позволяет варьировать характеристики гашения поперечных колебаний по желанию заказчика. Как хотите их гасить – медленно, но мягко? Или быстро, но жестко? Ах, быстро и мягко? Нет проблем, композит может всё.

И, наконец, о новых задних амортизаторах. Они стали легче стандартных на 25%. За счет чего? Опять же за счет конструкционных материалов – в частности, широкого применения алюминиевых сплавов и новейших пластиков.

Разумеется, многие из «легких» решений ZF могут применяться и на обычных автомобилях с ДВС. Просто электромобиль демонстрирует их наиболее наглядно.

Не забыты и гибриды

Эту главу мы тоже начнем со слов члена правления ZF Friedrichshafen AG Михаэля Ханкеля: «Электрификация трансмиссии не является для ZF самоцелью. Основная задача – сокращение расхода топлива и, как следствие, снижение выбросов CO2. Это наш главный ориентир в стратегии разработки электроприводов».

Итак, совершенствование электрификации трансмиссии с прицелом на автомобили будущего. Для решения этих задач концерн выбрал модульный подход. Чем он хорош?

С одной стороны, модульность обеспечивает унификацию, технологичность производства, контроль качества, простоту сменяемости поколений узлов и агрегатов; с другой – позволяет предложить заказчику широкий ассортимент, обеспечивая коммерческую составляющую деятельности концерна. Простой пример: есть базовая АКПП 8HP, на ее основе создана версия коробки для гибридных автомобилей как с задним, так и с полным приводом.

В результате уже сегодня продукция ZF охватывает все составляющие электрифицированной трансмиссии – от электрических машин, гибридных модулей, блоков управления и силовых электронных устройств до полностью гибридной установки. При этом все составляющие любой конструкции производятся на заводах ZF.

Основным компонентом в той или иной схеме является электрическая машина DynaStart. Она доступна в различных вариантах в зависимости от типа гибридного авто. Для полных гибридов DynaStart поставляется в качестве модуля со встроенным разъединительным сцеплением, позволяющим переходить на чисто «электрический» режим движения, превращая гибрид в электромобиль.

Но что такое «гибридный хард» без «гибридного софта»? Набор мертвого железа и столь же мертвой электроники, не более... Отлично это понимая и желая оставаться независимым во всем, концерн ZF взял на себя и программное обеспечение своих разработок. Так что силовая электроника, приборы и механика выполняют команды «своих» блоков управления, в которых прошиты «свои» программы – вот уж действительно «вся техника из одних рук», основной лозунг пресс-конференции в Шлюссельфельде.

Столь широкая компетенция разработчиков позволяет эффективно объединять все компоненты в единую систему. А умело составленные комбинации унифицированных узлов и деталей позволяют охватить все виды гибридных автомобилей.

Гибридные трансмиссии и другие профильные компоненты ZF уже сегодня можно видеть в различных серийных автомобилях. Так, гибридная версия 8-ступенчатой автоматической коробки передач установлена в BMW Active Hybrid 7 и Audi Q5 hybrid quattro. А гибридный модуль ZF встроен в модель Volkswagen Jetta Hybrid.

И это еще не все

Надо признать: рассказать обо всём услышанном на пресс-конференции в Шлюссельфельде в одной статье невозможно. И в двух статьях тоже – а ведь мы заканчиваем уже вторую... Итак, новая коробка 9HP и усовершенствованная 8HP, осевой привод для электромобиля и модули для гибридных автомобилей, концепция облегчения веса конструкции, представленная на электромобиле. Скажем несколько слов и о других технических решениях.

ZF постоянно совершенствует свою известную разработку – электронную систему СDC (Continuous Damping Control). Ту самую, что в режиме реального времени изменяет характеристики амортизаторов на каждом колесе в зависимости от условий движения. Мы попробовали ее в деле на автодроме – на этот раз на малолитражке.

Очень интересна система активного управления кинематикой AKC (Active Kinematics Control), которая в этом году будет запущена в серийное производство. Упрощенно говоря, это управление колесами заднего моста, автоматическое «подруливание» за счет изменения угла поворота задних колес. Своеобразная помощь передним колесам – иногда она оказывается как нельзя кстати.

И в заключение несколько слов о рулевом управлении. Компания представила новую версию ZF Servolectric. Фактически это «умный» электроусилитель. Он не просто совместим с другими системами активной безопасности. Он взаимодействует с ними, собирает необходимую информацию о динамике движения и внешних условиях, обеспечивая водителю максимально точное и безопасное управление автомобилем.

Москва – Франкфурт-на-Майне – Шлюссельфельд – Москва

• Юрий Буцкий