Электромобили: проект FAIR перемещает привод в колесо

До сегодняшнего дня электромобили разрабатывались по принципу конверсионного дизайна "Conversion-Design", как вариант серийной модели автомобиля, который изначально задумывался для использования двигателя внутреннего сгорания. Но если пойти на компромис, то электромобиль может быть построен с размещением составляющих трансмиссии в колесе автомобиля. Этим вопросам были посвящены исследования в научном поекте FAIR (интеграция ходовой части и привода в колесо), руководимом группой исследований и техники концерна BMW. Работа проводится в кооперации с фирмой Schaeffler и Немецким центром воздухоплавания и космонавтики DLR.

Потенциал находится в колесе

MINI Countryman
Фото: BMW

Целью проекта было систематическое исследование так называемых вариантов «в колесе», в которых компоненты ходовой части и привода интегрируются в колесо элктромобиля. «С помощью исследовательских методов и компъютерных моделей, разработанных в DLR, мы протестировали различные компоноки и оптимизировали их относительно динамических свойств», объясняет доктор Тильман Бюнте, научный сотрудник института системной динамики и автоматического управления DLR. Был выбран самый многообещающий вариант и доказана функциональная способность была посредством применения конструкци по типу так называемой "мехатронической" оси. Для этого Schaeffler создал два модуля по концепции «в колесе». На базе мини-кроссовера MINI Countryman (автопроизводитель компания MINI под патронатом BMW) группа исследований и техники BMW построила демонстратор «мехатронической» оси. Вместе с институтом системной динамики и автоматического управления DLR демонстратор с системой динамического регулирования DLR был успешно протестирован в ходовых испытаниях как на автополигоне BMW в Ашхайме, так и в Швеции в условиях зимы.

Много места под капотом

Заднее колесо новой "мехатронной" оси
Фото: DLR

Демонстратор показывает большие преимущества новой концепции. Под капотом моторного отсека из-за отсутствия двигателя внутреннего сгорания появилось много места. Тут исследователи смогли разместить свою измерительную технику. Электрический привод располагается около задней оси. Электроэнергия, возникающая при торможении, полностью регенерируется обратно. Таким образом появилась возможность отказаться от механических тормозов трения на задней оси. Батарея едва видима под багажником между ведущими колесами задней оси. Преимуществом этой компактной конструкции является низкое расположение центра тяжести и ударная безопасность высоковольтной батареи при лобовом столкновении. Сверх этого отсутствуют ограничения относительно мест для сидения.

Задняя ось MINI Countryman с установленными между задними колесами аккумуляторными батареями
Фото: DLR

Решающие инновации проекта FAIR: коробка передач новой конструкции объединяет элементарные функции ходовой части, привода, направляющего устройства подвески колеса и подрессоривания автомобиля и позволяет установить электродвигатели в кузове автомобиля без традиционных громоздких карданных валов. Несмотря на высокую мощность, передаваемую на колесо, вес полностью собранного заднего колеса практически не возрастает по сравнению с серийным автомобилем. Это решающий пункт для нахождения компромисса между безопасностью движения и комфортом езды.

«Оба электромотора установлены индивидуально в колесах задней оси. С помощью программного обеспечения ходовые качества электромобиля могут оптимизироваться в больших диапазонах», объясняет Бюнте. «Таким образом удается компенсировать повышенную нагрузку на заднюю ось из-за расположения батареи.»

Совместная работа «внутри и снаружи»-как фактор успеха

В совместной работе нескольких институтов DLR прорабатывается направление исследований "Next Generation Car" (автомобиль следующего поколения), причем институт системной динамики и автоматического управления является отвественным за направление «мехатронная ходовая часть». Обмен практическим опытом с индустриальными партнерами в таком кооперационном пректе как FAIR создает важную основу для собственных исследований в Немецком аэрокосмическом центре. Разрабатываемые в ДЛР оригинальные методы и инструменты для моделирования, симуляции (имитации) и управления мехатронической ходовой частью могут быть выгодно использованы в проекте FAIR и опробованы на практике. Как один из самых больших немецких поставщиков для автоиндустрии Schaeffler предоставлял компоненты для мехатронических осей, проводил рассчеты и стендовые испытания. Группа изысканий и техники БМВ взяла на себя общую координацию проекта, оценку и выбор плана работы, разработку конструкции и сборку новых осей.

Итоговая презентация убеждает заинтересованных инвесторов

В понедельник, 8 апреля 2013 на полигоне БМВ в Ашхайме недалеко от Мюнхена состоялась итоговая презентация FAIR-проекта для заинтересованных инвесторов и представителей фирм, осуществляющих долевое участие в проекте. Мероприятие было организовано Баварским научно-исследовательским фондом. Теперь в Баварии имеется в распоряжении инструмент продвижения позиций Баварии в мировой научно-технологической гонке. Появившиеся возможности будут оптимально дополнять уже имеющийся потенциал Баварии в инновациях, науке и технологических разработках.

OPOC-мотор: 200 млн. долларов для двухтактника