Автодайджест №231

⇡#Электрокары и гибриды

Пару лет назад графен стал одним из самых часто обсуждаемых материалов в области информационных технологий. В 2010 году Нобелевская премия по физике была присуждена Андрею Гейму и Константину Новоселову за «передовые опыты с двумерным материалом — графеном». Ученые мечтают, что из него можно будет создать процессоры невиданной вычислительной мощности. Однако графен предполагается использовать и в других областях. В частности, он позволит существенно повысить потребительские качества электрокаров и гибридов.

Вопросом изучения новых свойств графена задались ученые Института науки и технологии города Кванджу (Gwangju Institute of Science and Technology), Южная Корея. Они посчитали, что особый материал, состоящий из атомов углерода, позволит повысить эффективность транспортных средств, в которых есть электромоторы и батареи. Сегодня многие из них оснащены рекуперативным торможением: вместо того, чтобы превращать кинетическую энергию в тепло, они включают генератор и накапливают ее.

Однако производительность современных литий-ионных аккумуляторов далеко не всегда позволяет максимально эффективно распоряжаться энергией, порой ограничением становится медленная зарядка. Выход может быть найден в суперконденсаторах. Сегодня автомобильные компании уже экспериментируют с ними. Суперконденсаторы в свою очередь не могут вместить много энергии. К тому же они обычно не рассчитаны на долгий срок службы. При частом использовании они могут довольно быстро износиться. Ученый Сантакумар Каннаппан вместе с несколькими коллегами разработал собственную модель суперконденсатора, в которой используется графен. По словам Каннаппана, их модель способна накапливать столько же энергии, сколько и литий-ионная батарея схожих размеров, а также выдерживать сотни тысяч циклов зарядки.

Сотрудники южнокорейского института усовершенствовали суперконденсатор с помощью небольшой хитрости (хотя нам она кажется большой хитростью): они создали очень пористую форму графена с огромной площадью внутренней поверхности. Ученым удалось получить такой графен благодаря уменьшению количества частей оксида графена. Для этого они смешивают его в воде с гидразином при помощи ультразвука.

Затем графеновый порошок упаковывают в плоские ячейки размером с монету. Далее следует сушка при 140 градусах по Цельсию под давлением 300 кг/см². В такой бане материал находится в течение пяти часов. Из полученного вещества можно сделать очень пористый электрод: один грамм такого графена имеет площадь поверхности примерно равную баскетбольной площадке. Это очень важно, поскольку позволяет электроду взаимодействовать с большим количеством электролита. В конечном счете данная величина влияет на максимальную энергоемкость устройства.

Сантакумар Каннаппан совместно с другими учеными замерил производительность их суперконденсатора и явно был удивлены результатом. По словам экспериментаторов, они смогли добиться удельной емкости более 150 фарад на грамм. Материал может накапливать более 64 ватт-часов на килограмм при плотности 5 ампер на грамм. Для сравнения: энергетическая емкость литий-ионных батарей составляет 100-200 ватт-часов на килограмм.

К дополнительным плюсам новых суперконденсаторов относится и рекордно малое время заряда. Каннаппан уверяет, что на полную зарядку уходит всего 16 секунд. Они повторили процедуру примерно 10 000 раз, но не заметили ощутимого падения емкости. При этом ученые гордятся тем, что это лучшие результаты из всех, описанных в литературе.

Изобретатели надеются, что в ближайшее время человечество сможет получить пользу от суперконденсаторов из графена. В частности, это касается электрических транспортных средств.

⇡#Автомобильные технологии

В вопросах автомобильной безопасности одним из самых продвинутых производителей является Volvo. Но мы давно не слышали ничего нового об автономных технологиях от шведской компании. Несколько лет подряд инженеры Volvo периодически отчитывались об успехах проекта Sartre — Safe Road Trains for the Environment («Безопасные для окружения дорожные поезда»). По задумке разработчиков эта система должна позволить немного упростить движение на трассах: длинные вереницы машин предлагалось сделать частично автономными. У таких «умных поездов» должен быть только один «машинист» — водитель первого в колонне автомобиля, все остальные машины смогли бы автоматически следовать курсу предводителя. Идет время, но Volvo больше не сообщает новостей про Sartre. Зато на прошлой неделе появилась более важная информация: специалисты компании вовсю заняты разработкой полноценного автопилота. Совсем скоро должны начаться полномасштабные испытания на улицах реальных городов.

Первый удар умных машин примет на себя ни много ни мало Гетеборг. Именно в этом городе располагается штаб-квартира Volvo Car Group. А еще здесь проживает полмиллиона человек, поэтому на плечи инженеров ложится двойная ответственность. Причем самостоятельно продвигаться по городу и его окрестностям придется на парочке машин, а целой сотне. Крупный научный проект Drive Me стал совместной инициативой Volvo Car Group, Министерства транспорта Швеции, Шведского агентства транспорта, Научного парка Lindholmen и администрации Гетеборга.

«Автономные транспортные средства являются неотъемлемой частью Volvo Cars, а также видения шведским правительством проекта нулевых дорожно-транспортных происшествий. Этот общественный проект представляет собой важный шаг на пути к данной цели, — говорит президент и исполнительный директор Volvo Car Group Хокан Самуэльссон. — Это даст нам представление о технологических задачах, которые понадобится решить. В то же время мы получим ценные отклики от реальных потребителей, которые будут использовать умные машины на дорогах общего пользования».

«Наша цель состоит в том, чтобы автомобиль научился самостоятельно ориентироваться в любом дорожном сценарии. Он также должен уметь выйти из потока движущихся друг за другом автомобилей и найти безопасное место для остановки, если по какой-то причине водитель не может управлять машиной», — объясняет технический специалист Volvo Car Group Эрик Кэлингх.

В рамках проекта Drive Me будут решаться не только технические задачи. На повестку дня шведы поставили сразу пять ключевых вопросов: какие социальные и экономические выгоды смогут принести автономные транспортные средства за счет повышения эффективности трафика и безопасности на дорогах, какие требования необходимо предъявлять к инфраструктуре, в каких дорожных сценариях можно использовать автопилоты, как повысить уверенность потребителей в компьютерных шоферах и как водители будут взаимодействовать с самостоятельными машинами. Работа над Drive Me начнется в 2014 году. Также шведы создадут полностью автономного ассистента парковки, который будет искать свободное место без водителя. Одновременно с этим будет разрабатываться интерфейс общения пользователя с автопилотом. Планируется, что первые автомобили с новыми технологиями появятся на дорогах Гетеборга в 2017 году.

Сто тестовых машин, которые примут участие в научном проекте, будут созданы на новой платформе Scalable Product Architecture. Первой серийной моделью на базе SPA окажется кроссовер Volvo XC90, который представят в 2014 году.

Планами Volvo на будущее поделился вице-президент Лекс Керссмэкерс. В интервью он признался, что некоторые разработки компании, которые только выходят на рынок, уже совсем скоро станут бесполезными. В прошлом году была представлена первая в мире подушка безопасности для пешеходов. Ее получил хэтчбек Volvo V40. Технология может спасти жизнь: если камеры и сенсоры, установленные в передней части автомобиля, поймут, что столкновение с пешеходом неминуемо, новая система автоматически отстрелит петли капота и надует большую подушку, закрывающую весь моторный отсек и передние стойки крыши — именно эти области являются самыми опасными. По мнению Лекса Керссмэкерса, это хорошее решение проблемы, но уже совсем скоро оно станет неактуальным. Машины Volvo научатся распознавать препятствия столь хорошо, что практически в любой ситуации успеют автоматически остановиться.

Также вице-президент Volvo Car Corporation признался, что внешние подушки безопасности бесполезны для высоких автомобилей, таких как кроссоверы и внедорожники. Наверное, в первую очередь он имел в виду следующее поколение Volvo XC90, ведь эта модель выходит в 2014 году — и она получит новую версию системы City Safety. Она будет точно знать, что находится впереди: столб, другой автомобиль, пешеход, велосипедист или кошка.

Также стало понятно, что Volvo XC90 получит преимущественно четырехцилиндровые двигатели. Это достаточно большой кроссовер, однако последние технологические достижения Volvo позволят обойтись моторами малого объема. В первую очередь это будут силовые агрегаты семейства Drive-E, о которых впервые заговорили прошлым летом. По словам Лекса Керссмэкерса, двухлитровый мотор будет обеспечивать мощность около 300 лошадиных сил. Если добавить к нему электродвигатель, то в сумме получится большее 600 Н*м тяги. Таких показателей будет более чем достаточно: сегодня почти все ДВС для XC90 и этого не выдают, а следующее поколение должно стать немного легче.

Нет сомнений, что шведам удастся уменьшить вес нового Volvo XC90. Текущая версия паркетника была представлена в далеком 2002 году, и с тех пор многие производители сделали ставку на эффективную диету. При оптимизации кузова рецепт сводится к простой задаче: повысить количество алюминия и высокопрочной стали. Однако в массовом секторе уже начали появляться композитные материалы. Фактически до 2013 года считалось, что углепластик является уделом суперкаров. Теперь на рынок вышел электромобиль BMW i3. Во многих аспектах эта модель революционна, и одна из самых заметных заслуг касается применения полностью карбонового несущего модуля. Итак, BMW стала первопроходцем, кто будет вторым? Ответ на этот вопрос остается открытым, но результатами новых исследований в данной сфере поделилась Honda.

Несколько лет назад японцы представили гибридный хэтчбек Honda CR-Z. С его помощью производитель надеялся привлечь внимание и ярых защитников окружающей среды, и любителей компактных автомобилей со спортивными нотками в характере. Однако для вторых модель оказалась излишне медлительной, для первых — слишком непрактичной. Японские инженеры попытались исправить хотя бы некоторые ошибки на новых прототипах. Не секрет, что электромотор, батареи и вариаторная трансмиссия значительно повышают вес транспортного средства. Чтобы нивелировать их негативное влияние, в научно-исследовательском центре Honda, в префектуре Тотиги собрали CR-Z с полностью карбоновым кузовом.

Визуально Honda CR-Z почти не изменилась. Необычную версию проще всего опознать по дверям: теперь у хэтчбека очень высокий порог, а для более удобной посадки открывается и часть крыши. Благодаря новому кузову гибрид стал легче примерно на треть: теперь он весит около 800 кг, что совсем немного в сравнении со стандартной массой 1230 кг. Столь заметного результата удалось добиться не только благодаря использованию углепластика: меньший вес автомобиля позволил установить облегченные элементы подвески. Попутно инженеры смогли снизить центр тяжести, что положительно сказалось на управляемости хэтчбека.

Еще один приятный бонус похудения раскрывается в динамике: время разгона с 0 до 100 км/ч уменьшилось с 9,5 до 8,3 секунды. Одновременно с этим Honda CR-Z стала на 20% экономичнее. Средний расход топлива составляет 5,88 литра на 100 километров — результат не впечатляет на фоне современных серийных автомобилей, хотя все зависит от того, сколько бензина автомобиль будет сжигать на реальной дороге. Сегодня японцы не дают ответа на два главных вопроса: будет ли в ближайшем будущем выпущена карбоновая Honda и сколько она будет стоить? Мы можем взглянуть на пример BMW: в Германии i3 стоит 34 950 евро, или примерно 1 572 000 рублей. Иными словами, это очень дорого для столь небольшого автомобиля без оглядки на его инновационность. Однако у немцев есть даже ценовой козырь: несколько лет назад BMW готовила собственные заводы по производству углепластика, что уменьшает себестоимость выпуска i3.

На сегодня для BMW i3 у нас заготовлены не только хвалебные речи. В европейском комитете Euro NCAP протестировали еще 11 новых автомобилей, среди которых был и вышеупомянутый европейский хэтчбек. Впервые за долгие годы автомобиль BMW не смог получить пятибалльный рейтинг. Получается, кузов из карбона не столь прочный? Попытаемся разобраться, почему i3 оказался хорошистом, а не отличником.

Помимо BMW i3 сотрудники Euro NCAP разбили еще немало других машин: Ford EcoSport, Ford Tourneo Connect, Infiniti Q50, Maserati Ghibli, Mazda 3, Mercedes-Benz Citan Kombi, Mitsubishi Outlander PHEV, Nissan Note, Peugeot 308 и Volkswagen T5. Сразу огласим хорошую новость: откровенных аутсайдеров в испытуемой группе не обнаружено. Все машины хорошо справились с испытаниями, после краш-тестов манекены смогли сами выбраться из покореженных авто. По итогам подсчета баллов пять моделей получили четырехзвездный рейтинг. Это BMW i3, Ford EcoSport, Mercedes-Benz Citan Kombi, Nissan Note и Volkswagen T5.

Так почему же провалился карбоновый электрокар BMW i3? На замедленной записи с камер видно, что компактный хэтчбек с доблестью выдерживал все столкновения. Лишь при боковом ударе о столб у него оторвалась внешняя обшивка дверей, но это фактически не влияет на безопасность. В целом i3 продемонстрировал хорошие показатели пассивной защиты. А вот провалился он на самом элементарном: у автомобиля отсутствует оповещение о непристегнутых задних пассажирах. На этом же поскользнулся и бюджетный кроссовер Ford EcoSport. Странно, что производители не удосужились установить эту недорогую систему в свои автомобили, ведь она позволила бы получить заветные пять звезд Euro NCAP.

Короткий капот не позволил Mercedes-Benz Citan Kombi, Nissan Note и Volkswagen T5 пройти испытание на безопасное столкновение с пешеходами. Вместе с тем у Volkswagen T5 также непорядок с информацией о непристегнутых пассажирах. Какой вывод можно сделать из нового выпуска тестов Euro NCAP? Если на вас едут Volkswagen T5 и Maserati Ghibli, лучше броситься под колеса итальянского седана. Во-первых, он красивее, а во-вторых, вероятность получить серьезные увечья на его капоте меньше примерно в 2,3 раза.