В гостях у инноваций
Поводов собраться на Global Press Event 2015 было целых три, и все важные. Во-первых, приобретение концерном ZF Friedrichshafen AG холдинга TRW Automotive. Во-вторых, 100-летний юбилей ZF. Наконец, в-третьих, грядущий Франкфуртский автосалон IAA 2015, где ZF и TRW будут демонстрировать свои разработки, том числе и совместные. И мы полетели в Потсдам…
Крупнейшие поставщики
Все перечисленные инфоповоды настолько связаны между собой, что и не знаешь, с чего начать. Давайте начнем с юбилея. Читатели «АБС-авто» хорошо знают концерн ZF Friedrichshafen AG. За 100 лет он прошел путь от производителя авиационных узлов и деталей до промышленного гиганта мирового уровня, выпускающего компоненты для всех видов транспорта и многих других отраслей. Солидное предприятие, солидный стаж, знаменательная дата. Поздравляем!
Что включает ассортимент ZF для автопрома и автосервиса? Немало: коробки передач в сборе и их компоненты, мосты, рулевое управление и дифференциалы, компоненты ходовой части, амортизаторы, компоненты техники привода и резинометаллические детали. Что касается брендов, они читателям хорошо известны. Это Sachs, Lemförder, Boge, ZF Lenksysteme и ZF Parts. Для послепродажного обслуживания в структуре концерна имеется бизнес-подразделение ZF Services.
После приобретения холдинга TRW Automotive концерн ZF Friedrichshafen AG вошел в тройку крупнейших поставщиков мирового автопрома. Официальная сделка состоялась 15 мая 2015 года, и ZF сразу приступил к объединению производственных мощностей и логистических ресурсов обеих компаний. Так в составе концерна появился новый дивизион ZF TRW.
Эффект от интеграции ожидается огромный, и вот почему. Во-первых, в сегменте гибридных и полностью электрических приводов ZF и TRW отлично дополняют друг друга. И цель у них всегда была одна – повышение энергоэффективности новых транспортных средств.
Во-вторых, совместная работа позволит ZF применять «ноу-хау» TRW в области тормозных систем, включая задачи рекуперации.
В-третьих, теперь можно шире ставить и решать задачи безопасности и комфорта. В частности, это совершенствование рулевого механизма, активной подвески, систем стабилизации, управляющей электроники, а также широкое использование камер и радаров при автоматизации вождения. Кроме того, ZF планирует заняться дальнейшим развитием активных амортизаторов с целью создания системы упреждающей амортизации подвески.
Разумеется, здесь перечислено не всё, но тренд, полагаем, понятен. Это называется синергией.
Сам себе автомобиль
Расскажем о некоторых разработках, представленных на Global Press Event 2015. Вот Smart Urban Vehicle – электромобиль, сконструированный и построенный инженерами ZF на базе стандартного малогабаритного авто. Он питается от модульных тяговых батарей, размещенных на переднем и заднем мостах. Привод осуществляется от двух силовых узлов, интегрированных в полунезависимую заднюю подвеску. Именуется эта система electric Twist Beam (eTB).
Мощность каждого приводного узла – 40 кВт, при этом один трудится на левом колесе, а другой – на правом. При крутящем моменте в 1400 Н•м и максимальной частоте вращения в 21 000 об/мин электромобиль развивает максимальную скорость 150 км/ч.
Разработанный для городского движения, маневренный, с нулевым выбросом, Smart Urban Vehicle удивительно дружествен к среде мегаполиса. Да и небольшого города тоже.
Показательный пример – параллельная парковка задом. Передние колеса у этого электромобильчика выворачиваются невероятным образом – на угол до 75°. Пожалуйста – вписывайся в любую щель, на самое тесное парковочное место. Хочешь за рулем, а хочешь – дистанционно, в полуавтоматическом режиме с помощью парковочного ассистента Smart Parking Assist.
Комфорт и экономичность поездки повышает программа PreVision Cloud Assist, работающая с «облачными» технологиями. «Зная» рельеф местности, система отслеживает особенности трассы – например, при необходимости уменьшает крутящий момент, снижая скорость без участия тормозных механизмов.
Прямая связь водителя с электромобилем Smart Urban Vehicle может осуществляться и через рулевое колесо: система Hands On Detection распознает касание руки, обеспечивая работу программ-ассистентов. Необходимая информация отражается на OLED-экране в поле зрения водителя.
В России уже проходила информация о Smart Urban Vehicle. А мы видели его «живьем», ездили на нем и, конечно же, парковали. Впрочем, парковался малыш сам…
Электропривод
Электропривод – конек ZF, при этом делается ставка на модульные конструкции. Об одной из концепций, electric Twist Beam (eTB), мы хоть и сжато, но рассказали в предыдущей главе.
Еще одно решение – модуль привода, расположенный по центру моста, с асинхронным электродвигателем, имеющим высокую частоту вращения. Электродвигатель, односкоростной преобразователь частоты вращения вместе с дифференциалом, картером, радиатором, а также силовой электроникой объединены в компактный узел.
Высокая частота вращения (21 000 об/мин) позволяет развивать мощность до 115 кВт. А крутящий момент доходит до 200 Н•м уже в момент начала движения. Сейчас разрабатывается серийная модульная версия, имеющая более низкую мощность 90 кВт. Она позволяет разогнаться «до сотни» за 9 секунд – разумеется, без вредных выбросов и практически бесшумно.
9-ступенчатый «автомат»
В 2013 году ZF выпустил первую в мире 9-ступенчатую автоматическую коробку передач (9HP). Что здесь самое важное? Ее «старшая сестра» 8HP создавалась для автомобилей с продольным расположением двигателя и задним приводом (разумеется, и с полным тоже). Новая коробка адресована авто с поперечным расположением двигателя и передним приводом. А ведь такие автомобили более чем востребованы на рынке.
Сегодня 9-ступенчатая АКПП завоевали и премиум-сегмент, и сегмент массовых автомобилей. Это подтвердило дальновидность стратегии концерна при создании и продвижении 9HP.
Да и технические предпосылки были весьма убедительными – достаточно назвать высокую топливную экономичность 9-ступенчатого «автомата», а также его универсальность, обусловленную модульной конструкцией.
Дело в том, что инженеры ZF сами разрабатывают электронные блоки управления фирменными АКПП. Поэтому имеют над своими агрегатами абсолютную власть.
Не стала исключением и коробка 9HP. Блок управления полностью использует возможности большого диапазона передаточных чисел. В итоге коробка передач «держит» двигатель в наиболее экономичном режиме. И автомобиль, оснащенный 9HP, при равномерном движении со скоростью 120 км/ч расходует на 16% меньше топлива, чем «одноклассник» с 6-ступенчатым автоматом.
А модульный принцип конструкции позволяет гибко расширять базовую компоновку. Например, в тесном подкапотном пространстве можно установить различные пусковые устройства и реализовать решения для полного привода. ZF предлагает автоматически подключаемый привод ECOnnect для поперечного расположения двигателя. В этом случае система задействует задний мост лишь по необходимости, экономя еще 5% топлива. Кроме того, 9HP в серийной комплектации оснащена функцией «старт-стоп».
8-ступенчатый «автомат»
Подробно об этой коробке мы писали в апреле 2012 года. Во время визита в Научно-производственный центр компании ZF в Саарбрюкене нам дали возможность проверить разнообразные агрегаты марки ZF в деле.
Мне повезло – я тогда оказался за рулем черного BMW 740 xDrive с полным приводом и весьма крутым нравом: под капотом притаился дизель мощностью 320 л. с., развивающий момент 640 Н•м в диапазоне от 1800 до 3000 об/мин. Надо ли говорить, что на черном «бумере» стояла 8HP!
По-настоящему ее прелести ощущаешь только на автобане. А еще – на лесных холмах вблизи Саарбрюкена. А еще – на узких улочках немецких городков, через которые мы проезжали. Словом, везде, где довелось попробовать все режимы АКПП от «комфорта» до «спорта», когда переключение переходит в 2 раза быстрее. Но ты все равно практически не чувствуешь рывков, все происходит плавно, за этим следят аж 25 управляющих программ, «прошитых» в блоке управления.
Сегодня миллионы серийных 8-ступенчатых АКПП работают в более чем 600 сферах человеческой деятельности.
А на нынешней встрече нам представили 8HP второго поколения. Этот агрегат разрабатывали с учетом современных и будущих требований к транспортным средствам и их приводам. Новые АКПП позволили сократить расход топлива, повысить комфорт водителя и пассажиров и продемонстрировали широкие возможности адаптации к запросам заказчиков.
8HP может использоваться в любых типах и модификациях автомобилей – как в гибридных, полноприводных и спортивных версиях, так и в легких коммерческих грузовиках и автобусах, подверженных солидным нагрузкам. При разработке гибридного варианта особое внимание уделили оптимизации автономного электрического хода.
И задние – управляемые
Идея управления задними колесами для улучшения маневренности витала в воздухе давно. Были и попытки ее реализации, но серийное решение придумал и воплотил именно ZF. Оно именуется AKC – Active Kinematics Control, система активного управления.
Наш журнал рассказывал об этой инновации совсем недавно – в апрельском номере. Электронный вариант этой статьи можно найти на нашем сайте www.abs-magazine.ru. Для наглядности мы приводим ее «фактуру» на фотографии слева.
А сейчас напомним, что в зависимости от требований автопроизводителя и пространства для монтажа, подруливание предлагается в двух вариантах: с центральным модулем заднего моста (так называемая система с центральным приводом) и с отдельным приводом на каждое заднее колесо, как это реализовано в моделях Porsche 911 Turbo и 911 GT3.
Когда автомобиль медленно движется по узким улицам, задние колеса поворачиваются в направлении, противоположном повороту передних колес. При этом угловая скорость поворота относительно вертикальной оси увеличивается, а радиус поворота уменьшается – выигрыш составляет до 10%. Понятно, что маневренность при этом увеличивается.
На более высокой скорости (начиная с 60 км/ч) система поворачивает задние колеса в ту же сторону, что и передние, благодаря чему происходит улучшение курсовой устойчивости и динамических характеристик автомобиля.
Интересно, что АКС работает не всегда, а лишь по необходимости, определяемой блоком управления. Разработчики называют это Power-on-Demand – «мощность по запросу». А значит, АКС еще и экономична.
Но прежде чем «зашить» программу в блок управления, надо ее написать, а до этого – разработать алгоритм. На встрече мы видели лабораторию на колесах – автомобиль с двумя рулями. И даже проехались на нем в качестве пассажира, а фактически – главного лаборанта.
Вращая руль, расположенный справа, можно в движении поворачивать колеса заднего моста на определенный угол и оценивать изменение траектории. А компьютер зафиксирует и угол поворота, и радиус траектории, и скорость, и различные нагрузки. Потом эти данные лягут в основу оптимизации подруливания задними колесами.
Камеры, трасса, пешеходы
В 2018 году дивизион ZF TRW будет поставлять крупнейшим автопроизводителям Европы видеокамеры нового поколения. Возможности их использования огромны.
Может ли автомобиль двигаться без участия водителя? Может, отвечают инженеры ZF TRW. А мы, сегодняшние гости, испытываем систему помощи в действии при движении по шоссе. Она объединяет несколько функций: автоматическое подруливание, торможение и ускорение на скорости выше 40 км/ч.
Тестовый автомобиль оснащен разработками ZF TRW. Прежде всего, это радарный датчик АС1000 и видеокамера S-Cam 3. Они программно связанны с приводом электроусилителя руля (EPS DB) и электронной системой стабилизации EBC 460, объединяющей функции адаптивного круиз-контроля (ААС) и системы удерживания в ряду (LCA).
ААС поддерживает заданную скорость автомобиля, пока перед ним не появится более медленный транспорт, либо на его полосу не перестроится другой участник движения. И тогда система притормаживает автомобиль для поддержания выбранной водителем дистанции. А передняя камера отслеживает разметку и удерживает автомобиль в полосе. Разумеется, водитель в любое время может вмешаться и взять управление автомобилем на себя.
В настоящее время концерн работает над созданием системы распознавания объектов с круговым обзором 360°, чтобы использовать ее на нескольких полосах движения.
И на заключительном этапе визита мы честно пытались сбить пешехода – точнее, манекен, неожиданно появляющийся перед автомобилем. И ничего не вышло – камера засекла беспечного гуляку, а блок управления включил экстренное торможение. Все в порядке – жив! На этой оптимистичной ноте мы закончим сегодняшний рассказ.
Москва – Потсдам – Москва
Фото ZF, Михаила Ожерельева и автора
