Инновации Chevrolet: будущее в трех фазах

Мощность электромоторов «Шевроле-Вольт» составляет 111 кВт, а высокий крутящий момент 368 Н•м, доступный уже на старте, позволяет разменивать сотню менее чем за 9 с. Максимальная скорость достигает 160 км/ч.

Сегодня

Еще не электромобиль, но уже не гибрид! Так называют сами специалисты концерна GM автомобиль Chevrolet Volt, который с этого года продается у дилеров. Изюминка силовой схемы модели отличается от большинства серийных гибридов.

Бензиновый двигатель не связан напрямую с колесами, а работает как электрогенератор. Запаса аккумуляторов хватает на 40–80 км, потом в дело вступает бортовая электростанция, питающая электромоторы и поддерживающая необходимый заряд. Так можно проехать еще около 500 км, если, конечно, бак заправлен под завязку.

Шестнадцатикиловаттный блок литий-ионных аккумуляторов в форме буквы Т размещен внутри центрального тоннеля и под задними сиденьями. Его 200-килограммового 1,7-метрового запаса энергии хватает, чтобы проехать до 80 км, не выбрасывая в атмосферу ни грамма вредных веществ.

При этом владелец Volt не испытывает никакого дискомфорта ни в городских, ни в загородных поездках. Для экологии такая схема тоже во благо, ведь бензиновый двигатель не работает в переходных режимах, самых вредных и по выбросам, и по расходу топлива.

Разработчики приложили немало усилий, чтобы умерить топливный аппетит автомобиля. Сотни часов в аэродинамической трубе – и готов самый обтекаемый из всех Chevrolet. Зализанные кромки и решетка радиатора, заваленное назад ветровое стекло, тщательно подогнанные кузовные детали (зазоры не превышают 3,5 мм), ограненная корма и задний спойлер создают минимальное сопротивление набегающему воздушному потоку.

Электродвигатель «Вольта» расположен в одном корпусе с главной передачей и дифференциалом и выполняет роль не только движущей силы, но и генератора, подзаряжая батареи при замедлениях до 0,2 g.

Результат: суммарный пробег вырос на 80 км, а в режиме электромобиля – на 13 км. Свою лепту в экономию топлива внесли всесезонные шины Goodyear Fuel Max с малым сопротивлением качению и облегченные колесные диски, каждый из которых весит 8,1 кг, то есть примерно на 30–40% легче прочих 17-дюймовых.

Горловина бензобака расположена на заднем крыле, а розетка – на переднем. Электрозаправка не займет более четырех часов.

Завтра

Но часы двигателя внутреннего сгорания все равно сочтены, даже как поставщика энергии для электродвигателей, – экология ратует за автомобили с нулевым выхлопом. Однако батареи пока не обеспечивают достойный запас хода. Сегодня плотность энергии (мощность на единицу массы или объема) у жидкого топлива в сто (!) раз выше, чем у аккумуляторов. Как альтернативный вариант предлагают авто на топливных элементах. Водород по этому параметру на порядок уступает бензину и дизелю, но и настолько же выгоднее электрических накопителей.

«Шевроле-Эквинокс» на одной заправке водородом проезжает до 320 км. Электромобиль разгоняется до 100 км/ч за 12 с, а максимум скорости – около 160 км/ч. Ресурс основных узлов и агрегатов – около 180 000 км.

Силовую установку с топливными элементами втиснули под капот вседорожника Chevrolet Equinox. Еще в 2007 году 119 таких автомобилей разъехалось по всему миру для испытаний в реальной эксплуатации. Вместе они накрутили уже более 2,1 млн. км. Я тоже внес вклад – пару десятков километров.

По ощущениям очень напоминает обычный автомобиль. Ничем не примечательная внешность и интерьер, динамичный разгон, удобное управление тягой. Только как-то неохотно заезжает в повороты и неуверенно тормозит. Вероятно, из-за чересчур тяжелого силового агрегата, который вместе с газовыми баллонами весит около полутонны.

Схема на экране делает наглядной компоновку экспериментального «Шевроле-Эквинокс». Под капотом электродвигатель с топливными элементами, в районе задних сидений – баллоны с водородом.

Правда, уже готов усовершенствованный вариант, сопоставимый по характеристикам и размерам с четырехцилиндровым бензиновым двигателем. Новой установке нашлось место под капотом легкового автомобиля, сделанного GM и китайской SAIC на базе модели «Роеве-750» для шанхайской выставки «Экспо-2010». Она вдвое легче и компактнее предшественника, а мощностные показатели прежние. При этом ресурс увеличен с 1500 до 5500 часов, вдвое уменьшено количество датчиков и исполнительных механизмов и, что немаловажно, в каждой батарее с 80 до 30 г снижено содержание платины, наносимой как катализатор на электроды. Дали результаты и испытания холодом – первое поколение двигателей нормально функционировало при t до –25 ºС, последователи не пасуют и при –40 ºС.

Специалисты активно сгоняют вес и с баллонов для хранения сжатого водорода. Их кокон сделан из прочного композитного материала (стекловолокно и углепластик), а внутри металлическая гильза уступила место пластиковой.

Отличительная особенность водородомобиля – отсутствие привычных выхлопных труб. Вместо вредных газов и твердых частиц – водяной пар. Выделяемое тепло частично используется для обогрева салона.

Принцип работы топливного элемента Chevrolet Equinox .

В отличие от обычных батареек и аккумуляторов, в топливных элементах горючее и окислитель подаются извне. В качестве горючего выступает водород: попадая в топливный элемент, он под действием катализатора (платина, напыляемая на графитовую решетку) распадается на электроны и положительно заряженные ионы Н+. Полимерная электролитическая мембрана толщиной в несколько десятых миллиметра пропускает частицы H+, но задерживает электроны. Последние оседают на аноде, создавая отрицательный заряд, а ионы Н+ – положительный заряд на катоде. При подключении в цепь электродвигателя электроны перетекают с анода на катод, где происходит реакция окисления – соединение с кислородом (точнее, с забортным воздухом). В результате на выходе получаем воду.

Послезавтра

Сегодня более половины населения планеты живет в городах, через 20 лет доля горожан увеличится до 60%. А значит, проблемы пробок, парковок и экологии станут еще острее. GM предлагает универсальное лекарство от этих болезней.

Итак, крупный город, 2030 год. Мимо небоскребов упорядоченно движутся сверхкомпактные двухместные автомобили. Они ловко маневрируют на тесных парковках, разворачиваясь почти на месте. Автоматическое управление исключает аварии, а электродвигатели не выбрасывают в воздух ни грамма вредных веществ.

Для посадки и высадки людей механизм наклоняет и опускает кузов. Чтобы превратиться из пассажира в водителя, не придется пересаживаться – достаточно просто передать джойстик-штурвал.

Фантастика? Отнюдь! Концепт EN-V (Electric Networked-Vehicle – электромобиль в сети) выглядит футуристично, но уже готов к жизни в мегаполисе будущего.

Дизайн и цифры

Легкий пластиковый кузов рассчитан на водителя, пассажира и небольшую поклажу – для автомобилей, передвигающихся по городу, в большинстве случаев этого вполне достаточно. Для динамичного перемещения 500-килограммовой машинке хватает 10-киловаттного (13,6 л.с.) электромотора. Предельная скорость не превышает разрешенную в европейском городе (50 км/ч), а запас хода составляет полсотни километров – большинство городских поездок даже менее протяженные.

Платформа у всех EN-V единая, а кузов и интерьер можно выбрать любой, вплоть до индивидуального заказа.

По длине EN-V втрое компактнее традиционного автомобиля среднего класса. При этом машина из будущего расходует на порядок меньше электричества, настолько же ниже выбросы СО2 при выработке необходимой энергии.

В основе EN-V лежит двухколесная платформа с электродвигателями, батареями и механизмом, поддерживающим равновесие кузова в зависимости от распределения нагрузки. Пара электромоторов (индивидуальные для правого и для левого колеса) не только приводят автомобиль в движение, но притормаживают (при интенсивном замедлении в работу вступают дисковые тормоза) и поворачивают.

На платформе со скользящим механизмом расположены аккумуляторы, пара электро- моторов и управляющая электроника.

Связь со всеми

EN-V всегда в контакте с другими участниками движения. На экране джойстика всплывают подсказки навигации и предупреждения об опасностях, полученные из информационного центра или от водителей. Кроме того, можно путешествовать компанией из нескольких машин, выбрав предварительно «локомотив», за которым послушно, опираясь на сигналы с ультразвуковых датчиков, видеокамер и GPS-приемников, будут следовать один или несколько «вагончиков».

EN-V поддерживает связь и с хозяином. Например, вам не придется выходить из квартиры, чтобы поставить машину в гараж. Достаточно набрать на экране компьютера нужную команду, и сигвэй с кузовом сам отправится на паркинг. Не опасайтесь, что он попадет в ДТП, – датчики и камеры распознают препятствие, а система управления экстренно затормозит или отвернет машину.

Научиться управлять EN-V куда проще, чем обычным автомобилем. Отклоняя джойстик вправо-влево, водитель меняет направление движения, вперед-назад – управляет разгоном и торможением.

Безопасность - прежде всего

Но насколько бы совершенными ни были системы активной безопасности EN-V, от аварии никто не застрахован. Ведь на дороге к 2030 году останется много «архаичных» машин (допустим, Chevrolet Volt первого поколения), которые в силу модельного возраста не оснащены мудреными устройствами. Зато по массе они втрое-вчетверо превосходят EN-V и их седоков защищает не хрупкий пластиковый кокон, а прочный и хорошо поглощающий энергию при ударе металлический кузов. Зайцам и тиграм не место в одной клетке. Придется оставить мегаполис только для машинок, подобных EN-V, а громоздкие многоместные автомобили использовать лишь за городом. Либо выделять для ситимобилей специальные (лучше огороженные) полосы.

Интересно, воспользуются ли создатели концепции этими подсказками или придумают более хитрую и изощренную схему? Ответ нас ждет лет через двадцать. Хотя... Автомобиль и все, что с ним связано, в последнее время совершенствуется чрезвычайно быстро. Не исключено, что описанное будущее наступит и раньше.

А таким видит будущее BMW.