Prezentacje projektów - Bezpieczne i wydajne pojazdy elektryczne dzięki nowym rozwiązaniom elektronicznym
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