Wraz z rozwojem, w ostatnich latach, technologii, na których bazują
baterie i silniki, producenci zaczęli wytwarzać więcej komercyjnych
pojazdów elektrycznych, począwszy od autobusów i samochodów, aż po
motocykle. Jednak chociaż sprzedaż szybko rośnie, po europejskich
drogach wciąż jeździ mniej, niż 100 000 pojazdów w pełni elektrycznych, w
porównaniu z 250 milionami pojazdów tradycyjnych, z których 90%
stanowią samochody.
Istnieje kilka czynników, które hamują rozwój rynku pojazdów
elektrycznych, pomimo perspektywy tańszego transportu, ograniczenia
hałasu, zmniejszenia importu paliwa oraz emisji CO2 i innych
zanieczyszczeń.
"Najbardziej oczywistą barierą, która tłumaczy sceptycyzm
konsumentów rozważających zakup pojazdów elektrycznych, jest
współczynnik ceny do wydajności, który w porównaniu do klasycznych
pojazdów nie jest zbyt atrakcyjny", twierdzi dr Volker Scheuch,
naukowiec pracujący w niemieckiej grupie Intedis, zajmującej się
elektryką samochodową. "Jedną z niedoskonałości pojazdów elektrycznych w
zakresie wydajności jest ich ograniczony zasięg, wynikający z
technologii stosowanych we współczesnych bateriach. Technologie te nadal
znajdują się na początku drogi rozwoju i bazują na koncepcjach
sięgających czasów, gdy ekonomiczne korzystanie z zasobów nie było
priorytetem".
Często projekt pojazdu oraz jego elektrycznych podzespołów w dużym
stopniu opiera się na rozwiązaniach stosowanych u spalinowych
poprzedników, co niekoniecznie oznacza optymalizację pod kątem
wydajności lub bezpieczeństwa pojazdu elektrycznego. Jednak
optymalizowanie każdego komponentu z osobna nie jest wystarczającym
rozwiązaniem - by pojazdy elektryczne mogły osiągnąć swój pełny
potencjał należy zweryfikować całościową architekturę oraz interakcje
pomiędzy poszczególnymi podzespołami.
Kilka najnowszych, elektrycznych pojazdów koncepcyjnych korzysta z
równoległych silników, które zapewniają nie tylko większą zwrotność i
wydajność, w porównaniu z rozwiązaniami opartymi na pojedynczym silniku,
ale także zwiększoną efektywność energetyczną. Jednak sterowanie dwoma
silnikami jednocześnie w bezpieczny sposób stanowi duże wyzwanie,
wymagające opracowania nowatorskiej architektury oraz szeregu urządzeń
elektronicznych, począwszy od czujników, aż po moduły sterowania.
Z powyższym wyzwaniem zmaga się zespół naukowców pracujących pod
kierownictwem dr Scheucha, w ramach projektu o nazwie "Bezpieczny i
wydajny pojazd elektryczny" ('Safe and efficient electrical vehicle',
EFUTURE).
Projekt EFUTURE uzyskał wsparcie finansowe w wysokości 4 milionów euro
ze strony Komisji Europejskiej. Celem naukowców jest opracowanie nowej
generacji pojazdów elektrycznych, poprzez stworzenie inteligentnego
oprogramowania, które zminimalizuje zapotrzebowanie na energie, a
jednocześnie pozwoli zoptymalizować bilans pomiędzy bezpieczeństwem a
wydajnością energetyczną.
"Współczesne pojazdy charakteryzują się bardzo wysokim poziomem
bezpieczeństwa, który musi zostać osiągnięty także w przypadku pojazdów
elektrycznych", twierdzi dr Scheuch. "Jednak w przypadku, gdy koła
napędzane są przez więcej niż jeden silnik, mamy do czynienia z całkiem
nowymi wyzwaniami. Właśnie te wyzwania badaliśmy w ramach projektu
EFUTURE, zadając sobie pytanie, jakim dodatkowym wymaganiom powinny
sprostać dwa równoległe silniki instalowane na przedniej osi oraz w jaki
sposób wpisują się one w koncepcję bezpieczeństwa systemu?".
Wśród wielu kluczowych innowacji, zespół projektowy opracował
centralne jednostki decyzyjne w taki sposób, by sterowanie silnikami
zostało zdublowane na wypadek awarii, bazując na koncepcji
"bezpieczeństwa funkcjonalnego". Bezpieczeństwo funkcjonalne oznacza, że
każdy podzespół oraz system musi zostać wzbogacony o mechanizmy, które
pozwolą przeciwdziałać błędom użytkowników, awariom urządzeń oraz
zmianom środowiskowym.
Uczestnicy projektu zaprezentowali prototyp pojazdu elektrycznego,
który jest nie tylko bezpieczny, ale także bardziej wydajny. Prototyp
ten charakteryzuje się potencjalnie znacznie większym zasięgiem, niż
większość istniejących EV, co udało się osiągnąć w sposób całkowicie
"wirtualny", wyłącznie przy użyciu oprogramowania.
Zwiększanie zasięgu i atrakcyjności pojazdów elektrycznych
"Dowiedliśmy tym samym, że możliwe jest opracowanie "wirtualnych
mechanizmów zwiększania zasięgu", bez konieczności stosowania
dodatkowych urządzeń. Nasze rozwiązanie bazuje na nowych funkcjach
wspomagania kierowcy, opartych na "lekkiej" architekturze i zapewnia
wysoki poziom bezpieczeństwa użytkowego", tłumaczy dr Scheuch.
Nowatorskie, "zaawansowane systemy wspomagania kierowców" ('Advanced
driver assistance systems' - ADASs), opracowane przez naukowców
uczestniczących w inicjatywie EFUTURE, obejmują "Autonomiczne tempomaty"
('Autonomous cruise control' - Green ACC), które automatycznie
dostosowują prędkość pojazdu do ruchu ulicznego oraz do warunków
panujących na drodze, zwiększając jednocześnie wydajność systemu, a
także "Tryb EKO", który pomaga kierowcy wyrobić w sobie nawyki
pozwalające ograniczać zużycie energii.
Mniej widoczne dla kierowców, ale nie mniej istotne, są też
pozostałe innowacje uczestników projektu EFUTURE, takie jak automatyczny
system czujników o nazwie "Obserwator pojazdu" ('Vehicle Observer'),
który zwiększa bezpieczeństwo, a także funkcja wektorowania momentu
obrotowego ('Torque Vectoring'), która zwiększa stabilność pojazdu i
komfort prowadzenia. Wektorowanie momentu obrotowego stanowi
jednocześnie rozszerzenie systemu przeciwdziałania blokowaniu kół
podczas hamowania ('Anti-lock braking' - ABS) oraz systemu
elektronicznej kontroli stabilności ('Electro‘ic stability control' -
ESC) na normalną jazdę, zwiększając tym samym zasięg dynamiczny pojazdu.
"Opracowaliśmy także rozwiązania niewidoczne dla kierowców, takie
jak system zarządzania energią pojazdu oraz jednostki decyzyjne, które
określają trajektorię oraz sterują aktywatorami, przyczyniające się do
zwiększenia ogólnej wydajności", twierdzi dr Scheuch.
Kierownik projektu tłumaczy, że jednym z większych wyzwań, z jakimi
musieli sobie poradzić członkowie zespołu badawczego, było zastosowanie
komponentów elektronicznych pierwszej generacji do osiągnięcia
założonych wymagań. Jest to przykład trudności, jakie pojawiają się w
wyniku stosowania w pojazdach elektrycznych starszych komponentów,
bazujących na systemach wykorzystywanych w tradycyjnych pojazdach.
"By przemienić nasze koncepcje architektoniczne w rzeczywiste
urządzenia zastąpiliśmy kluczowe komponenty nowymi, takimi jak:
jednostka sterująca pojazdem, jednostka sterująca baterią, bateria oraz
silniki. Co więcej, stworzyliśmy kompleksowy system ADAS, składający się
z kamer i radaru, a także cały zestaw oprogramowania sterującego pracą
każdego z podzespołów. Mówiąc w skrócie, przemieniliśmy bardzo
podstawowy pojazd w zaawansowany samochód pełen innowacyjnych
rozwiązań", twierdzi dr Scheuch.
Oczekuje się, że prototypowe koncepcje oraz systemy, opracowane
przez partnerów projektu, do których należy europejskie centrum
techniczne Tata Motors, znajdą zastosowanie w przyszłej generacji
pojazdów elektrycznych.
"Wiele idei, które narodziły się podczas inicjatywy EFUTURE, można
będzie odnaleźć w przyszłych produktach i usługach, które oferować będą
partnerzy projektu. Architektura sterownika pojazdu, algorytmy,
ekologiczna funkcja ADAS, koncepcje z zakresu bezpieczeństwa oraz wiele
innych elementów będą przedmiotami nowych projektów badawczych lub też
już w chwili obecnej zostały zaimplementowane w gotowych podzespołach,
które znajdą miejsce w przyszłych pojazdach elektrycznych", twierdzi
kierownik projektu.
"Im bardziej innowacyjne koncepcje z zakresu wydajności opracujemy,
tym większy będzie nasz wpływ na europejski rynek pojazdów, a projekt
EFUTURE jest tego dobrym przykładem. Z punktu widzenia ekonomii
zaprezentowaliśmy racjonalną drogę prowadzącą do zwiększenia zasięgu
pojazdów elektrycznych, czego efektem będzie wzrost zainteresowania
konsumentów pojazdami elektrycznymi oraz poprawa stosunku wydajności do
ceny.
Projekt EFUTURE uzyskał wsparcie finansowe w ramach Siódmego Programu Ramowego UE (7PR).
Hiperłącza do projektu w serwisie CORDIS:
-
7PR w serwisie CORDIS-
informacje na temat projektu EFUTURE w serwisie CORDIS
Hiperłącze do strony internetowej projektu:
-
strona internetowa projektu "Bezpieczny i wydajny pojazd elektryczny" - 'Safe and efficient electrical vehicle'
Inne hiperłącza:
-
strona internetowa Komisji Europejskiej poświęcona agendzie cyfrowej
poleca:
