Вот как Volkswagen смог почти вдвое снизить расход топлива у ID.Polo.

Инженеры, работавшие над этим чрезвычайно эффективным концептом, рассказывают нам о происхождении прототипа и о способах, с помощью которых удалось снизить расход энергии.

Этот автомобиль установил три рекорда по эффективности… и может покорить ещё новые. Volkswagen Mission Efficiency показал расход электроэнергии в 7,51 кВт·ч/100 км во время первой дорожной поездки этим летом между Вольфсбургом (Германия) и Веной (Австрия). Будучи во многом созданным на основе компонентов нового Volkswagen ID.Polo — с которым он дебютирует на рынке, — этот экспериментальный автомобиль уделяет особое внимание аэродинамике.

Также стоит прочитать

Mission Efficiency: Volkswagen устанавливает рекорд по исключительно низкому расходу энергии благодаря технологиям ID.Polo

0,158 Cx

Это первый рекорд среди транспортных средств, «сертифицированных для дорожного использования», по данным немецкого аналога знаменитого Guinness World Records — института Rekord-Institut für Deutschland (RID). Коэффициент сопротивления движению (Cx), определяющий эффективность ЭВ, здесь составляет 0,158.

Некоторые значения Cx сегодня

Volkswagen Mission Efficiency (концепт): 0,158

Mercedes Vision EQXX (концепт): 0,17

Forthing Xinghai S7 (серийная версия): 0,191

Xiaomi SU7 (серийная версия): 0,195

Lucid Air (серийная версия): 0,197

Mercedes EQS (серийная версия): 0,20

Hyundai Ioniq 6 (серийная версия): 0,21

Tesla Model 3 (серийная версия): 0,219

Geely Galaxy TT (серийная версия): 0,22

Volkswagen ID.Polo (серийная версия): 0,26

Это заметно с первого взгляда. Носовая часть закруглена, поверхности гладкие, а профиль максимально приближен к форме капли воды — идеальной форме в мире гидромеханики (Cx: 0,045).

Кроме того, суженное салон и опущенный капот способствуют уменьшению передней площади. Здесь она составляет 2,08 м² против 2,33 м² у ID.Polo. Показатель SCx, получаемый путем умножения Cx на площадь, равен 0,328. У этого городского автомобиля показатель составляет 0,615 (что указывает на точное значение Cx в 0,264…).

Размеры Volkswagen Mission Efficiency:

Длина: 4,77 м

Ширина: 1,74 м

Высота: 1,39 м

Колесная база: 2,70 м

Но помимо этого существуют и другие нюансы, которые позволяют добиться прироста на несколько тысячных единиц показателя Cx в реальных условиях. Посмотрите на автомобиль спереди — вы увидите три отверстия. Шторки открываются и закрываются в зависимости от потребностей в охлаждении. Аэродинамик Свен Ланге, один из создателей проекта, рассказывает об этом подробнее: «Во время движения мы в основном использовали небольшие боковые отверстия. Центральная шторка открывалась только для обеспечения охлаждения во время зарядки». Таким образом оптимизация осуществляется в зависимости от ситуации.

Посмотрите снова на автомобиль спереди. Вы увидите две выпуклости перед передними колесами, которые помогают отклонять поток. Это изящное решение, но его не так-то просто внедрить в обычный автомобиль. «У нас здесь один тип шин и один тип дисков, — объясняет Свен Ланге. — В автомобиле вроде ID.Polo их несколько. Здесь мы смогли сконструировать форму индивидуально, что создаёт больше проблем при серийном производстве». На этом экспериментальном автомобиле сотрудники также разрешили себе небольшой дорожный просвет спереди, угол атаки, неблагоприятный для тротуаров, или очень малый зазор между шинами и колёсными арками.

Что касается вредного влияния колес, следует отметить, что шины — это модели Continental, разработанные на основе серии EcoContact 7 из каталога, с закругленными боковинами, что способствует лучшему проникновению воздуха. Литые диски также снижают показатель Cx на несколько «пунктов», как говорят специалисты по аэродинамике (миллионные доли пункта). Сзади они имеют специальные формы для снижения их воздействия.

А что насчет зеркал? XL1 — аэродинамичный автомобиль VW 2010-х годов — был оснащен камерами для борьбы с этими отвратительными нарушителями потока воздуха. Свен Ланге объясняет, почему от них отказались: «Во-первых, мы хотели использовать элементы из серийных моделей. Во-вторых, камера всё равно влияет на аэродинамику, поскольку её приходится размещать на длинных кронштейнах по причинам сертификации. Это стоит примерно 5 пунктов (то есть 0,005 Cx), в то время как у традиционных зеркал этот показатель составляет 6 (0,006). К тому же необходимо устанавливать экраны внутри, и они потребляют энергию. А ещё традиционное зеркало гораздо удобнее для водителя».

Tем не менее VW предусмотрела некоторые дополнительные элементы, такие как солнечные панели мощностью 370 ватт на капоте. Теоретически, в зависимости от погоды, они могут добавить примерно тридцать километров запаса хода.

Однако компания воздержалась от использования чрезмерно сложных механизмов, таких как фантастические плазменные приводы. Как сообщил мне опытный специалист в этой области, подобное устройство тоже требует энергии… Кстати, возможность использования автомобиля в повседневной жизни в реальных условиях была одной из задач конструкторов. «Это не просто инженерная фантазия — это также автомобиль, который должен быть практичным», — продолжает Свен Ланге.

Недалеко от серийного производства

Давайте проверим на борту. Горизонтальное, но естественное положение руля, узкое и выпуклое лобовое стекло, близость к пассажиру… Спортивная атмосфера напоминает XL1, но пространство здесь гораздо больше. Всё это создаёт ощущение уже виденного ранее. Перед нами — капацитивный руль ID.Polo. Также виден небольшой панель приборов, взятый от предыдущих моделей ID.3. Центральный экран — это съёмный планшет, который можно положить на колени во время зарядки. Почему бы и нет?

Чтобы устроиться на задних сиденьях, приходится использовать методы (так хвалёные на YouTube) тайцзицюаня. Хотя пространство для колен удивительно приемлемое, высота до потолка, конечно же, ограничена. Толстая подушка на спинке служит скорее эстетической цели, чем функциональной. Это по-прежнему концепт-кар.

Перейдём к багажнику. Пространство там узкое и глубокое, но вместимость более чем достаточна (481 литр). Инженеры также предусмотрели дополнительные места хранения объёмом около 20 литров за задними колесами… Там тоже узко. Это, конечно, следствие «тонкого» заднего моста — уменьшенного на 17 см — для сокращения ширины автомобиля. Целью было приблизить форму капли, предусмотренную законами гидродинамики. «Это была одна из главных сложностей на этапе проектирования», — признаёт инженер. Мост стандартной ID.Polo действительно располагался слишком низко, чтобы достичь идеальной формы кузова, постепенно поднимающейся к носу, о которой мечтали в аэродинамической трубе. Пружины и амортизаторы были смещены.

Детали ID.Polo

80 % деталей модели Mission Efficiency взяты из серии и платформы MEB+ автомобиля ID.Polo. Стремление к реализму (а, вероятно, и ограниченные ресурсы) побудило VW ограничить использование экзотических материалов. Только часть крыльев, дверей или капота изготовлена из композитных материалов. По нашим данным, вес автомобиля составляет около 1 600 кг, что вдвое больше, чем у XL1.

Это ещё один доказательств того, что аэродинамическое сопротивление имеет большее значение, чем вес, в энергетическом балансе электромобиля, особенно на высоких скоростях. Пример — седан ID.7: если уменьшить значение Cx на 0,001, запас хода увеличивается на 1,2 км. Чтобы достичь такого же результата путём изменения массы, необходимо уменьшить вес на 9 кг. Этот фактор особенно значим при движении по автомагистрали. VW заявляет о повышении эффективности на 30% при скорости свыше 80 км/ч. Или, иначе говоря, расход энергии у ID.Polo на скорости 100 км/ч будет примерно таким же, как у Mission Efficiency на скорости 140 км/ч.

Полная силовая установка взята от ID.Polo. Она включает новый двигатель APP290, расположенный спереди, как и у городского автомобиля; здесь он имеет мощность 135 л.с.

Технические характеристики:

Платформа: MEB+ с передним приводом

Аккумулятор: 54,9 кВт·ч (чистая емкость)

Состав: никель-марганец-кобальт (NMC)

Мощность зарядки: 105 кВт

Мощность двигателя: 135 л.с.

0–100 км/ч: 9,0 с.

Максимальная скорость: 160 км/ч

Также используется домашний преобразователь, основанный на полупроводниках из карбида кремния (SiC), которые применяются и в серийной модели автомобиля. Эти более дорогие «транзисторы» позволяют значительно повысить эффективность. Показатели варьируются от 5 до 10%. К комплекту добавляется аккумулятор с призматическими элементами, называемый «Unified Cell». Элементы никель-марганец-кобальт (NMC) и система управления остаются одинаковыми, но есть разница: емкость здесь составляет 54,9 кВт·ч против 52 кВт·ч у ID.Polo.

На самом деле зазор между валовой и чистой емкостью был сокращен. «Это единственная гибкость, которую мы себе позволили», — объясняет Яннис Шпрингер, один из руководителей отдела инноваций VW. «Это позволяло нам быть уверенными, что мы доберемся до Вены с зарядом. Хотя в итоге это оказалось не нужным».

Действительно, прототип прибыл к берегам Дуная с оставшимся запасом пробега в 164 км после единственной запланированной зарядки. Эти три киловатт-часа не принесли значительной разницы.

Два с половиной года разработки

VW ставила цель снизить расход энергии до уровня ниже 10 кВт·ч/100 км. Однако на начальном этапе разработки — которая началась в декабре 2023 года — симуляции не были такими формальными. Свен Ланге отмечал: «Мы активно использовали программное обеспечение для расчётов гидродинамики (CFD), применив около 300 различных моделей. Кроме того, я думаю, что мы провели в аэродинамической трубе от 100 до 150 часов».

Яннис Шпрингер: «За последние месяцы, по мере того как автомобиль приближался к более конкретной и осязаемой форме, у нас появилась уверенность в возможности достижения поставленных целей. Реальная вероятность их достижения стала очевидной лишь в последние недели».

Три рекорда, подтверждённые Институтом рекордов Германии (RID):

Cx для сертифицированного автомобиля: 0,158

Расход в идеальных условиях на закрытом треке: 6,48 кВт·ч/100 км (кондиционер выключен, ровная дорога, стабильная скорость)

Расход в дорожных условиях для своей категории: 6,89 кВт·ч/100 км (7,51 кВт·ч с учетом потерь при зарядке)

Также стоит прочитать

Тест Volkswagen ID.Polo: универсальный городской автомобиль… действительно универсальный?

Целью проекта Mission Efficiency также было приблизиться, а то и побить некоторые рекорды, установленные в последние годы. Один из таких рекордов был установлен этим летом автомобилем Geely Galaxy TT на большой высоте в Китае. Другой целью был концепт Vision EQXX от Mercedes. Если иногда острые соперничества между производителями могут помочь нам добиться более высокой эффективности…