Компания Schaeffler уделяет огромное внимание развитию инновационных принципов мобильности завтрашнего дня. О самых свежих разработках и решениях, представленных в последнее время инженерами компании наш корреспондент беседует с Александром Клевно, региональным директором по сбыту компании Schaeffler в регионе Россия, Белоруссия и Центральная Азия.
— Каковы, по вашему мнению, основные факторы, стимулирующие происходящие сегодня изменения в автомобилестроении?
— В следующем десятилетии ограничения по эмиссии углекислого газа автотранспортом станут еще строже. Так например, в Европейском Союзевыбросы углекислого газа на километр у автомобилей к 2021 году должны составлять не более 95 г, а в 2030 году этот показатель планируетсяснизить еще на 30%. В то же время на таких рынках как Китай и Калифорния для автомобилей с альтернативными приводами действуютфиксированные ограничения по выбросам. Кроме того, помимо законодательных положений в разных странах разнятся и предпочтения потребителей.
Ну и, конечно же, следует иметь в виду, что согласно прогнозам, к 2050 году две трети населения Земли будет жить в больших городах. При этом возрастающая плотность населения будет способствовать изменению способов перемещения жителей внутри городов и доставки им товаров повседневного спроса. Важную роль здесь будут играть беспилотные автомобили, особенно роботизированные такси, средства общественного и грузового транспорта, которые пополнят ряды своих управляемых предшественников, а то и вовсе заменят их собой.
— Какие технологические решения в связи с этим предлагает компания Schaeffler?
— В качестве основы для городского транспорта нового типа компания Schaeffler предлагает технологию Schaeffler Mover с электроприводом в колесной ступице и углом поворота колеса в 90° – платформу для реализации различных концепций, от роботизированных такси до беспилотных автомобилей доставки.
— Что представляет собой данная технология?
— Компоненты привода и шасси Schaeffler Mover компактно собраны в узле Schaeffler Intelligent Corner Module. Этот модуль устанавливается на всечетыре колеса, в него входят электродвигатель в колесной ступице, подвеска с пружинной системой и привод для электромеханической системыдистанционного рулевого управления. Выбранная конструкция колесной подвески позволяет поворачивать колесо на угол до 90°. Благодаря этомуавтомобиль сможет маневрировать по узким аллеям и парковаться в условиях ограниченного пространства для посадки и высадки пассажиров. Радиус поворота автомобиля составляет менее пяти метров, что делает возможным маневрирование в плотном городском трафике и даже разворот наместе.
Тяговый электродвигатель колесного модуля сконструирован по принципу синхронного электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов и является модификацией электропривода в колесной ступице, разработанного компанией Schaeffler в 2013 году в рамках опытно-конструкторских изысканий. В нынешней версии концепции Schaeffler Mover каждый из четырех электродвигателей с рабочим напряжением 300 В выдает постоянную мощность в 13 кВт и пиковую мощность в 25 кВт. Номинальный крутящий момент каждого электродвигателя в 250 Н•м на непродолжительное время можно удвоить.
— Насколько надежна столь сложная система? Как она управляется?
— По надежности, гибкости и комфортности концепция Schaeffler Mover соответствует всем основным требованиям, предъявляемым квысокоавтоматизированным городским автомобилям. Специально разработанная система управления динамикой вождения позволяет управлятькаждым модулем Intelligent Corner Module отдельно и комбинировать функции управления, распределять крутящий момент между ведомыми колесами (векторизация крутящего момента) и управлять всеми четырьмя колесами одновременно. При боковом движении автомобиля практически не будетвозникать сил, перпендикулярных его продольной оси, что очень удобно для пассажиров, особенно тех, кто в этот момент, например, читает. Приэтом сама концепция привода обеспечивает его высокую эксплуатационную готовность и защищенность от сбоев: в разработанное для него и длясистемы рулевого управления программное обеспечение компания Schaeffler заложила комплексные функции безопасности.
Существенные преимущества несет и высокая способность модуля к интеграции. Например, системе приводов и шасси требуется сравнительно небольшое установочное пространство, то есть в салоне освобождается место для пассажиров или грузов, а место, отведенное под аккумулятор и вспомогательное оборудование, делает компактными общие габариты автомобиля. В то же время их можно и увеличить – как в длину, так и в ширину – без перестройки системы приводов и шасси. Модульная конструкция автомобиля на базе концепции Schaeffler Mover при сохранении в целом стандартного шасси обеспечивает выполнение разнообразных задач по перевозке пассажиров и грузов. Корпус автомобиля, модифицируемый под различные эксплуатационные требования, быстро отсоединяется от платформы, на которой остается все техническое оснащение – в корпусе размещается лишь часть системы датчиков, необходимых для движения в беспилотном режиме.
— Не так давно компания Schaeffler отдельно выделила бизнес-подразделение электромобильного транспорта. Что входит в сферу его компетенции и деятельности?
— Новое подразделение электромобильного транспорта компании Schaeffler сосредоточило внимание на развитии приводных технологий. А чтобыразработка электромобилей и гибридов была эффективной с точки зрения затрат, электрические и электронные компоненты их приводовконструируются на общей базовой платформе. В ее состав входят как компоненты аппаратного обеспечения – электродвигатели и силоваяэлектроника, так и программные модули, необходимые для управления работой приводов.
Сегодня компания Schaeffler уже добилась значительного успеха на рынке благодаря двухдисковым муфтам сцепления и гибридным модулям, предназначенным для гибридных автомобилей, у которых между ДВС и трансмиссией устанавливается электропривод. У инженеров такая конструкцияназывается «P2 arrangement». В нынешних гибридных модулях второго поколения одно преимущество уже налицо: в них удалось разместить муфтурасцепления, отсоединяющую модуль от ДВС при движении на электрической тяге, внутри электродвигателя. В гибридных модулях третьегопоколения компании Schaeffler уже вся двухдисковая муфта находится внутри электродвигателя, а именно, в пустом пространстве внутри ротора.
Для обеспечения необходимой силы сцепления используются многодисковые муфты, подобные тем, которые стандартно устанавливаются наспортивные автомобили. Как и интегрированный привод, активирующий трехдисковое сцепление, гибридный модуль разработан очень компактным, ивместе они делают силовую цепь лишь немногим длиннее по сравнению с вариантами, основанными только на технологии ДВС.
— А что сейчас происходит в достаточно перспективном сегменте автомобилей с подключаемым гибридным приводом?
— На фоне роста на рынке доли автомобилей с подсоединяемыми гибридными приводами автопроизводители в настоящее время пересматриваютконцепции трансмиссий. Вместо установки электродвигателей впереди и позади трансмиссии, теперь задумываются о такой взаимной интеграциипривода и трансмиссии, чтобы они объединялись в один структурный и функциональный узел.
Компанией Schaeffler данный принцип был реализован в концепции «Специализированные гибридные трансмиссии» (или DHST 6+2). В ее основу положена автоматизированная механическая трансмиссия с двумя электрическими и шестью механическими передачами. Электродвигатель, работающий параллельно с двигателем внутреннего сгорания, встроен в систему трансмиссии таким образом, что получает две ступени передачи. Благодаря этому его можно эффективно использовать при езде на высокой скорости. Две ступени передачи также имеются и у ДВС. Между двумя субтрансмиссиями установлен увеличитель крутящего момента, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания использует также и субтрансмиссию электрической цепи, и ДВС получает четыре дополнительные передачи. Для шести передач требуется только пять рядов зацепления, поскольку одиниз них используется дважды. Проведенное компанией Schaeffler имитационное моделирование показало, что коробка передач DHST 6+2 не только обеспечивает ходовые качества спортивного автомобиля и развиваемую мощность в 220 кВт, но и сокращение расхода топлива вплоть до уровня 4,5 л на 100 км при испытаниях в рамках всемирного гармонизированного тестового цикла для легковых автомобилей (WLTC).
— Насколько мне известно, в данном направлении компания работает уже достаточно давно.
— Действительно, еще в 2011 году компания Schaeffler представила концепцию автомобиля с двумя электроприводами колесных осей, в которойобеспечивалось активное распределение крутящего момента между колесами переднего и заднего мостов. С тех пор компания не только запустила всерийное производство компоненты для таких приводов, но и разработала для электрических осей полностью модульную систему. В нейодновременно используются варианты с параллельным и соосным размещением приводов, в том числе дополнительные компоненты длядифференциальной передачи, переключаемых двухскоростных передач и активного распределения крутящего момента. С помощью программыконфигуратора для электроприводов колесных осей электромобилей и гибридов можно осуществлять расчеты таких параметров, как необходимоепространство, ходовые характеристики, обеспечиваемые ими, и параметры функционирования.
Если сравнивать версию электроприводов колесных осей образца 2011 года с новой, то прогресс очевиден. У привода прежней версии максимальнаямощность составляла 69 кВт при массе в 90 кг, тогда как привод последнего поколения выдает до 145 кВт при массе всего лишь в 10 кг. Достичьподобных результатов удалось только потому, что при разработке механических, электрических и электронных компонентов мы использовалисистемный подход. Мы рассматриваем себя как партнера в области разработок любых систем электрификации.
Сегодня компания Schaeffler предлагает обширное и комплексное портфолио технологий, которые можно использовать для электрификации силовых передач. Например, только по позиции P2 мы предлагаем гибридные модули в сочетании с преобразователями крутящего момента, бесступенчатыми трансмиссиями и двухдисковыми муфтами сцепления. Наши обширные технические познания в этой сфере являются еще одной нашей сильной стороной, которая приносит пользу нашим клиентам. Мы поставляем им именно ту продукцию, которая им необходима при конкретных эксплуатационных требованиях и задачах.