Rozwiązania umożliwiające zwiększenie zasięgu samochodów elektrycznych

Europejski projekt badawczy OpEneR przedstawia wyniki pracy

• Wspólny projekt badawczy mający na celu poprawę efektywności samochodów elektrycznych i hybrydowych
• Do 30% niższe zużycie energii dzięki funkcji Eco Routing
• Do 36% niższe zużycie energii dzięki optymalizacji strategii prowadzenia pojazdu
• Projekt współfinansowany przez Komisję Unii Europejskiej

Podczas prezentacji wyników 17 i 18 lipca 2014 roku w hiszpańskim Vigo, partnerzy europejskiego projektu badawczego OpEneR przedstawili wspólnie opracowane strategie jazdy oraz układy wspomagające, które w znaczący sposób przyczynią się do zwiększenia efektywności i bezpieczeństwa przyszłych samochodów z napędem hybrydowym i elektrycznym. Większa efektywność utoruje samochodom elektrycznym i hybrydowym drogę do upowszechnienia, ponieważ mając standardowej wielkości akumulatory będą one oferować większy zasięg jazdy. Konstruktorzy i badacze pracowali nad optymalizacją elektrycznych układów przeniesienia napędu, regeneracyjnych układów hamulcowych, systemów nawigacyjnych wraz z czujnikami, a także funkcji integrujących te elementy. Skonstruowane przez nich, w pełni sprawne pojazdy elektryczne wykazują imponujący potencjał do oszczędności na podstawie testów w realnych warunkach drogowych.

OpEneR to skrócona nazwa zainicjowanego w maju 2011 roku projektu „Optimal Energy consumption and Recovery based on a system network“ („Optymalne wykorzystanie i odzyskiwanie energii na bazie sieci systemowej“). W ramach projektu współpracowali ze sobą austriacka spółka AVL List GmbH zajmująca się rozwojem układów napędowych, hiszpański ośrodek badawczy Centro Tecnológico de Automoción de Galicia (CTAG), ośrodek badań informatycznych z Karlsruhe FZI Forschungszentrum Informatik, drugi co do wielkości producent samochodów w Europie koncern PSA Peugeot Citroën oraz spółki Robert Bosch GmbH i Robert Bosch Car Multimedia GmbH. Jako część Siódmego Programu Ramowego Badań i Rozwoju, projekt otrzymał wsparcie Wydziału Sieci komunikacyjnych, treści i technologii Komisji Europejskiej. 4,4 miliona euro budżetu całkowitego w wysokości 7,74 miliona euro pochodziło z dotacji. Kierownictwo nad projektem sprawowała spółka Robert Bosch.

Jednym z zadań projektu było opracowanie funkcji Eco Routing, która przy obliczaniu optymalnej trasy przejazdu uwzględniałaby uwarunkowania ty-powe dla samochodu elektrycznego. System nawigacyjny na bieżąco bierze pod uwagę rzeczywiste zużycie energii pojazdu. Jazdy próbne wykazały, iż zużycie energii przy wydłużeniu czasu podróży zaledwie o 14% można obniżyć nawet o 30%. Wyjątkowo efektywna energetycznie okazała się krótko-dystansowa jazda w ruchu miejskim.

Warianty rozwiązań na rzecz zwiększenia efektywności jazdy
Od dawna wiadomo, że rozważny i odpowiedzialny styl jazdy to najlepsza metoda oszczędzania paliwa. Dlatego funkcja adaptacyjnej kontroli prędkości i odległości (ACC) została skonfigurowana pod kątem ekonomicznego stylu jazdy. Ulepszone dane nawigacyjne dostarczają z kolei informacji o wzniesieniach i spadkach na trasie przejazdu oraz o ograniczeniach prędkości, podczas gdy system komunikowania się pojazdu z infrastrukturą drogową informuje o światłach na skrzyżowaniach lub przejściach. Dane te tworzą elektroniczny horyzont, który umożliwia dalszą optymalizację zarówno funkcji ACC, jak i funkcji jazdy z wyłączonym silnikiem. Ta ostatnia funkcja informuje kierowcę o możliwości zdjęcia nogi z gazu w związku ze zbliżaniem się do terenu zabudowanego lub znaku ograniczenia prędkości. Skrzynia biegów automatycznie przełącza się na bieg jałowy optymalizując prędkość pojazdu.

W ramach tego zadania stworzono także intuicyjną koncepcję HMI oraz atrakcyjny kokpit z programowanym wyświetlaczem TFT, zapewniającym dobrą czytelność ważnych informacji. Dzięki ulepszonym danym nawigacyjnym obliczenie pozostałego do pokonania dystansu pojazdu jest znacznie dokładniejsze i bardziej przejrzyste dla kierowcy.

Inne, równie istotne zadanie polegało na optymalizacji współpracy pomiędzy elektrycznym układem przeniesienia napędu a regeneracyjnym układem hamulcowym. Aby umożliwić odzysk jak największej ilości energii, konstruktorzy wyposażyli dwa modele testowe Peugeot 3008 e-4WD w elektromechaniczny układ wspomagania siły hamowania Bosch iBooster oraz dostosowany do specyficznych potrzeb samochodów elektrycznych układ ESP.

Koncepcja napędowa obejmuje jeden silnik elektryczny na każdą oś, który służy jako źródło napędu oraz umożliwia odzyskiwanie energii. Na bazie tej technologii partnerzy projektu stworzyli innowacyjne strategie regeneracji, takie jak regeneracyjny rozkład siły hamowania dla przedniej i tylnej osi, który gwarantuje optymalną skuteczność rekuperacji i zapewnia pojazdowi stabilność.
W procesie projektowania zespół korzystał z zaawansowanych technik symulacji rozproszonej, w tym także realistycznych interakcji pomiędzy pojazdem a otoczeniem. Jednolita koncepcja symulacji umożliwiła opracowanym i przetestowanym na symulatorach funkcjom szybkie przejście do dalszej fazy rozwoju i walidacji na stanowisku do diagnostyki napędów AVL InMotion.

Po integracji funkcji w obydwu modelach testowych przeprowadzono wiele jazd próbnych. Do pomiaru zwiększonej efektywności stosowano narzędzia symulacyjne i stanowiska diagnostyczne opracowane przez AVL, Bosch oraz FZI. Testy w warunkach realnych przeprowadzono na prywatnych torach testowych Bosch i CTAG oraz na drodze publicznej z infrastrukturą zintegrowaną z samochodem CTAG. W porównaniu do typowego sportowego stylu jazdy nowe strategie prowadzenia pozwoliły na obniżenie zużycia energii o 27% do 36% – w zależności od chęci kierowcy do kierowania się zaleceniami. Czas podróży wydłużył się tylko o 8% do 21%. Około 5 punk-tów procentowych oszczędności energii to zasługa inteligentnego rozdziału momentu obrotowego pomiędzy silnikami elektrycznymi przedniej i tylnej osi, który w żaden sposób nie wpływa na czas podróży.