Tokį pokytį, pirmojoje automobilių technologijoms, inovacijoms ir pramonei skirtoje konferencijoje „Plug-in 2022“ pasakojo Vidas Žuraulis, „Vilnius TECH“ universiteto Automobilių inžinerijos katedros profesorius, atnešė pasikeitusi automobilių architektūra, kurią inspiravo elektromobilių plėtra. Pastaroji, sakė ekspertas, atnešė nemažai iššūkių, kylančių tada, kai automobilių gamintojai stengiasi užtikrinti ir komfortą, ir saugumą.
Pasak profesoriaus, kuriant elektromobilius, daliai jų pritaikoma įprasta architektūra, arba, paprasčiau tariant, platforma, naudojama ir modeliams su vidaus degimo varikliais, hibridams ir pan.
„Tokiu atveju keičiami tam tikri platformos elementai, pavara, integruojama baterija. Tokio sprendimo privalumas, kad kėbulo konstrukcija lieka standartinė, bet trūkumas tas, kad neišnaudojami elektromobilio komponentų arba elektros pavaros privalumai planuojant automobilio erdvę ir taip pagerinant tiek važiavimo komfortą, tiek saugumą“, – kalbėjo V. Žuraulis.
Visgi atsiranda elektromobilių, kokių, sakė profesorius, jis jau matė paskutiniame „Lietuvos metų automobilio“ konkurse, kurie gaminami naudojant specialiai jiems pritaikytą platformą. Toks sprendimas leidžia geriau išplanuoti erdvę automobilyje, o taip pat išnaudoti elektros pavaros privalumus.
Kur dingo varikliai?
Specialiai elektra varomiems automobiliams skirtos platformos atnešė dar vieną pokytį: po variklio gaubtu, ten kur įprastai būdavo vieta galios agregatams, nieko nebėra.
„Elektros varikliai traukiasi iš kėbulo konstrukcijos ir persikelia į ratus. Tokie automobiliai pamažu ateina į rinką. Pavyzdžiui, vienas Nyderlandų startuolis šiemet pradėjo masinę prekybą tokiu automobiliu. Šis, beje, be variklio rate turi aibę ir kitų inovatyvių elementų, kaip kad dideli saulės elementai ir kitkas“, – sakė V. Žuraulis.
Tačiau į ratus persikėlę automobilių varikliai, anot profesoriaus, atnešė ne tik gausybę privalumų, bet ir naujų iššūkių, su kuriuos automobilių pramonė turi išspręsti arba su jais išmokti susigyventi ir padaryti, kad naujas sprendimas veiktų efektyviai ir saugiai.
Privalumų labai daug
V. Žuraulis pasakojo, kad sprendimas iškelti elektros variklius į ratus, suteikia galimybę automobilio platformoje komplektuoti skirtingo dydžio baterijas neperprojektuojant traukos zonos. Kitaip tariant, keičiasi tik pačios baterijos dydis
„Toks sprendimas suteikia daugiau erdvės projektuojant kėbulą ir saloną. Be to, turėdami tą pačią platformą ir elektros variklius, iškeltus į ratus, galime turėti skirtingos klasės, skirtingos kategorijos kėbulą, netgi skirtingų funkcijų kėbulą, nesvarbu, ar kalbame apie paprastą sedaną, ar komercinės paskirties automobilį, ar didesnių gabaritų vežti keleiviams skirtą transporto priemonę“, – aiškino „Vilnius TECH“ mokslininkas.
Privalumų sąraše, ir didesnis elektros pavaros efektyvumas. Pasak V. Žuraulio, kalbant apie klasikinę komponuotę, klasikinę transimisiją, yra daug mazgų, elementų, per kuriuos nuo pirminio šaltinio keliauja sukimo momentas. Visur arsiranda didesni arba mažesni energijos nuostoliai ir galiausiai reikiamą tašką pasiekia nebe 100 proc. energijos, kurią sugeneravo variklis, bet 90 proc. ar dar mažiau“, – aiškino žinovas.
Tad variklių perkėlimas į ratus leidžia eliminuoti tarpines grandis ir energijos prarandama ženkliai mažiau. Be to, pasakojo V. Žuraulis, toks sprendimas leidžia tiksliau veikti traukos ir stabilumo sistemoms.
„Traukos agregatas yra tuo pačiu ir stabdymo agregatas, todėl variklis persijungti į stabdymo režimą gali kur kas greičiau nei visa klasikinė stabdžių sistema. Taip pat leidžia kur kas tiksliau kontroliuoti automobilio valdymą, jeigu sistema mato, kad kažkuriam automobilio ketvirčiui reikia didesnės traukos, kad būtų išlaikytas stabilumas“, – pasakojo mokslininkas.
Toks sprendimas leidžia ir pagerinti automobilio pravažumą, mat kur kas tiksliau paskirstoma galia.
Galiausiai, akcentavo žinovas, mažėja ir bendras platformos svoris, pats svorio centras nusileidžia dar žemiau, o šitai leidžia automobiliui judėti stabiliau. Tiesa, tik iš dalies, perspėja V. Žuraulis.
Kelia gausybę klausimų
Visgi būtent tai, kad bendras platformos svoris mažėja, o į ratus iškeliavę elektros varikliai automobilio svorį paskirsto kitaip nei klasikiniuose automobiliuose, pasikeičia ir šis bei tas automobilio valdyme. Viena vertus, sumažėjęs svoris ir žemesnis svorio centras leidžia užtikrinti geresnį stabilumą posūkiuose, antra vertus, kai visi daugiau svorio turintys mazgai nutolę nuo svorio centro, esant kritiniams momentams kelyje automobilis gali būti nebe toks paklusnus.
„Taip pat, važiuojant kelio nelygumai sukelia didesnius svyravimus, kurie didina ratų apkrovų pokyčius. O tai, žinoma, mažina automobilio sukibimą su kelio danga. Kritinėse situacijose tai išsivysto į prastą automobilio valdymą, ir, aišku, kažkokį nelaimingą incidentą“, – pasakojo V. Žuraulis.
Jis pastebėjo ir tai, kad rate atsiradus papildomiems 30-40 kilogramų svorio, išauga apkrova automobilio pakabos elementams ir kol kas nėra aišku, kaip pakaba su padidėjusius svoriu susidoros.
„Aišku, pakabos standumo slopinimo elementai šiai dienai turi gana plačias reguliavimo galimybes, prisitaiko prie važiavimo režimo. Tačiau žvelgiant konstrukciškai, gali tekti koreguoti įvairias svirtis ir panašiai“, – aiškino „Vilnius TECH“ atstovas.
Pirmiausia – miestuose
Kylantys klausimai, kaip užtikrinti saugumą ir komfortą tuo pačiu, verčia mokslininką manyti, jog galimai pirmiausia variklio rate idėja bus pritaikyta miestų transporte, kadangi jis juda mažesniais greičiais ir čia galimybės nelaimingiems įvykiams gerokai mažesnės.
„Net žinant, kad galimai reikės pakabos svirtis koreguoti, gali būti, kad pradžioje teks atsigręžti į kiek primityvesnes važiuokles, paprastesnes pakabos konstrukcijas. Ilgainiui viskas artės prie visaverčio automobilio judėjimo ir miesto, ir užmiesčio režimu, tik pradžioj, galbūt, mažesniais greičiais“, – svarstė ekspertas.
Tiria universitete
Drauge su užsienio partneriais „Vilnius TECH“ universitetas nagrinėja, kokią įtaką automobilio komfortui ir stabilumui turės išaugusi masė rate. Pavyzdžiui, pasakojo profesorius, dalis galimų problemų susiję su įvairių juntamų vibracijų skleidžiamais dažniais.
„Pavyzdžiui, ratas gali pradėti rezonuoti, gali atsirasti stabilumo problemų, komfortas taip pat nukentės. Kitaip tariant, atsiras problemų tiek su rato kontaktu, arba rato sąveika, su keliu, tiek su tuo, kas darosi aukščiau – su poveikiu mūsų komfortui, mūsų pojūčiams važiuojant“, – sakė V. Žuraulis.
„Vilnius TECH“ mokslininkų komandos dirba drauge su užsienio partneriais. Kaip pasakojo V. Žuraulis, universiteto partneriai darbuojasi su pusiau aktyviomis važiuoklėmis, o lietuvių užduotis – stengtis patobulinti pasyviąją važiuoklę.
„Iš principo pasiekti absoliutaus tobulumo ir komforto, ir valdomumo prasme, neįmanoma – reikia ieškoti kompromisų. Juos lengviausia pasiekti su moderniomis važiuoklės sistemomis, bet šiek tiek galimybių yra ir su paprastomis pakabomis“, – sakė V. Žuraulis.
Pasak jo, įdomu tai, kad jeigu staiga pasunkėję ratai atliekant bandymus kai kuriais atvejais lemia nedidelius skirtumus, tai atsiradę tam tikro dažnių diapazono virpesiai iš kelio sukelia gerokai daugiau problemų, kurias mokslininkai siekia išspręsti.
Be to, dirbama su aktyvia ratų geometrija. Mokslininkai atlikdami tyrimus siekia išsiaiškinti, ar įmanoma realiu laiku keičiant rato geometriją, pakreipiant padangos poziciją, laimėti daugiau stabilumo kritinėse situacijose, o taip pat – kompensuoti kitus atsiradusius trūkumus.
„Kol kas dirbome tokiame simuliaciniame režime ir tiriame modelį su integruotu papildoma masės elementu. Titiame„ kaip jis elgsis standartizuotuose testuose, sakykime, dvigubo juostos keitimo ar „briedžio testo“ manevro metu. Atlikdami simuliacijas matome, kad šiek tiek naudos yra, kai turime padidintą ratų išvirtimą būtentį posūkio pusę. Turime mažesnį rato slydimą, turime mažesnį automobilio sukimosi intensyvumą, o tai gali lemti daugiau stabilumo tam tikrų situacijų metu“, – aiškino žinovas.
Pasak V. Žuraulio, kol kas darbo labai daug, reikės persikelti ir iš simuliacinių testų į realią erdvę, bet, tikėjosi mokslininkas, tai, kas atliekama, duos apčiuopiamų rezultatų.
