Projektowanie pojazdów elektrycznych przyszłości
Pojazdy elektryczne odgrywają coraz większą rolę w globalnych dążeniach do osiągnięcia neutralności klimatycznej. Zmniejszenie liczby pojazdów napędzanych paliwami kopalnymi na drogach oraz poprawa wydajności pojazdów elektrycznych może przyczynić się do obniżenia emisji dwutlenku węgla. Niższe ceny i postęp technologiczny sprawiły, że pojazdy elektryczne stają się coraz bardziej atrakcyjną i realną opcją dla wielu konsumentów.
Poprawa wydajności pojazdów elektrycznych
Niemniej jednak wątpliwości konsumentów i różne wyzwania technologiczne nie sprzyjają upowszechnieniu pojazdów elektrycznych. Te kwestie techniczne były często związane z osiągami pojazdu, dynamiką jazdy i strategią hamowania. Projekt ACHILES powstał z myślą o pokonaniu tych wyzwań i poprawie opłacalności pojazdów elektrycznych. „Projekt ACHILES koncentrował się na ulepszeniu istniejącego pojazdu, Audi Q2, poprzez zdefiniowanie architektury i strategii kontroli różnych podsystemów”, wyjaśnia koordynator projektu Omar Hegazy, profesor na belgijskiej uczelni wyższej Vrije Universiteit Brussel (VUB). „Podsystemy te obejmowały hamulce, podwozie, akumulator i układ napędowy wraz z nowo opracowanymi silnikami elektrycznymi”.
Przełom technologiczny
Zespół projektu zaprojektował i stworzył prototyp nowych innowacyjnych komponentów dla każdego z tych podsystemów. Te innowacje zostały następnie zintegrowane i przetestowane w pojeździe ACHILES. Ulepszenie wszystkich czterech podzespołów dostarczyło ważnych wyników. „Każda z tych innowacji technologicznych stanowi osobną zmianę paradygmatu, które razem mogą znacznie zmniejszyć wagę, złożoność systemu i koszt pojazdu elektrycznego”, mówi Hegazy. „Udało się nam także pokazać, że zmiany te gwarantują niezawodność oraz poprawę wygody i bezpieczeństwa użytkownika”. Pierwsza z innowacji to nowy algorytm obliczania wektora momentu obrotowego, który znacznie poprawił dynamikę pojazdu. Lepsza sterowność poprawiła ogólną stabilność o ponad 10 %. „Drugą innowacją jest nowy projekt koncepcyjny kół wyposażonych w pełni elektroniczny system hamulcowy”, wyjaśnia Hegazy. „Opracowaliśmy nowy model hamulca tarczowego”. Testy wykazały, że emisja cząstek stałych z hamulców może być zmniejszona o co najmniej 50 % dzięki zastosowaniu tarczy kompozytowej z aluminiową matrycą, która została zamontowana w pojeździe ACHILES. Dzięki zastosowaniu aluminiowych hamulców tarczowych uzyskano również ogólną redukcję masy o około 19 kg. „Trzecią innowacją jest system sterowania z przesunięciem fazy, który rozprasza nadmiar energii hamowania w przypadku w pełni naładowanych akumulatorów”, dodaje Hegazy. „Pomaga to także ograniczyć masę układu hamulcowego. Nowo opracowany silnik elektryczny umożliwia również skuteczne odprowadzanie ciepła”. Ostatnia z innowacji to scentralizowana platforma komputerowa do obsługi funkcji napędu elektrycznego. Pozwala to na zmniejszenie liczby elektronicznych jednostek sterujących i sieci oraz spełnia wszystkie niezbędne wymogi bezpieczeństwa i ochrony. „Rozwiązanie to może wspierać scentralizowane sterowniki domenowe wymagane do wdrożenia koncepcji wysokiej automatyzacji i autonomii stanowiącej kluczowy element inteligentnej mobilności”, zauważa Hegazy. „Dzięki temu można zmniejszyć masę układu sterowania nawet o 20 %”.
Inspirowanie przyszłych badań nad pojazdami elektrycznymi
Hegazy i jego zespół mają nadzieję, że integracja wszystkich czterech koncepcji ACHILES w pojeździe elektrycznym pomoże ostatecznie obniżyć całkowity koszt jego posiadania, zwiększy zasięg jazdy i akceptację użytkowników oraz doprowadzi do wprowadzenia pojazdu na rynek. „W przyszłości chcemy pracować nad dalszym rozwojem wszystkich czterech rozwiązań, co pozwoli na ich dopracowanie i zoptymalizowanie pod kątem produkcji masowej”, podsumowuje. „Mamy także nadzieję, że projekt ACHILES zainspiruje i wskaże kierunek dla przyszłych działań badawczo-rozwojowych mających na celu poprawę wydajności, efektywności i bezpieczeństwa pojazdów elektrycznych”.
Słowa kluczowe
ACHILES, pojazd elektryczny, dwutlenek węgla, emisje, hamulce, nadwozie, podwozie
