Ось як Volkswagen зміг майже вдвічі скоротити споживання палива у ID.Polo.

Інженери, які працювали над цим надефективним концептом, розповідають нам про походження прототипу та способи, які використовуються для зниження споживання енергії.

Цей автомобіль встановив три рекорди ефективності... і може прагнути до нових. Volkswagen Mission Efficiency показав споживання електроенергії 7,51 кВт·год/100 км під час першої дорожньої поїздки цього літа між Вольфсбургом (Німеччина) та Віднем (Австрія). Цей експериментальний автомобіль, створений переважно з елементів нового Volkswagen ID.Polo — разом із яким він робить свої перші комерційні появи — особлива увага приділяє аеродинаміці.

Також читайте

Mission Efficiency: Volkswagen побив рекорд надзвичайно низького споживання енергії завдяки технології ID.Polo

0,158 Cx

Це перший рекорд для транспортного засобу, «схваленого для дорожнього використання», згідно з Rekord-Institut für Deutschland (RID) — німецьким конкурентом відомого Guinness World Records. Коефіцієнт опору руху (Cx), який визначає ефективність електромобіля, тут становить 0,158.

Деякі значення Cx сьогодні

Volkswagen Mission Efficiency (концепт): 0,158

Mercedes Vision EQXX (концепт): 0,17

Forthing Xinghai S7 (серійна версія): 0,191

Xiaomi SU7 (серійна версія): 0,195

Lucid Air (серійна версія): 0,197

Mercedes EQS (серійна версія): 0,20

Hyundai Ioniq 6 (серійна версія): 0,21

Tesla Model 3 (серійна версія): 0,219

Geely Galaxy TT (серійна версія): 0,22

Volkswagen ID.Polo (серійна версія): 0,26

Це помітно вже з першого погляду. Носова частина закруглена, поверхні гладкі, а профіль максимально наближений до форми краплі води — ідеальної форми у світі механіки рідин (Cx: 0,045).

Крім того, скорочена кабіна та опущений дах також сприяють зменшенню передньої площі. Тут вона становить 2,08 м² проти 2,33 м² у ID.Polo. Показник SCx, який є результатом множення Cx на площу, дорівнює 0,328. Цей міський автомобіль має показник 0,615 (що вказує на точне значення Cx у 0,264…).

Розміри Volkswagen Mission Efficiency:

Довжина: 4,77 м

Ширина: 1,74 м

Висота: 1,39 м

Колісна база: 2,70 м

Але окрім цього існують ще й інші тонкощі, які дозволяють здобути кілька тисячних балів Cx у реальних умовах. Подивіться на автомобіль з переду — ви побачите три отвори. Ламелі відкриваються та закриваються залежно від потреб у охолодженні. Аеродинамік Свен Ланге, один із авторів проекту, розповідає більше: «Під час руху ми переважно використовували невеликі бічні отвори. Центральна ламелья відкривалась лише для забезпечення охолодження під час підзарядки». Отже, оптимізація здійснюється в залежності від ситуації.

Подивіться знову на автомобіль спереду. Ви побачите два виступи перед передніми колесами, які допомагають відхиляти потік. Це елегантне рішення, але не надто просте для впровадження у повсякденний транспорт. «Тут у нас є лише один тип шин та один тип дисків», — пояснює Свен Ланге. «У автомобілі на кшталт ID.Polo їх кілька. Тут ми змогли сформувати форму індивідуально, що у серійному виробництві створює більше проблем». На цьому експериментальному автомобілі фахівці також дозволили собі невелику висоту над землею спереду, кут нахилу, який не дуже підходить для тротуарів, або дуже малий простір між шинами та колісними арками.

Щодо шкідливого впливу коліс, слід зазначити, що шини — це моделі Continental, створені на основі EcoContact 7 з каталогу, із заокругленими боковинами, що сприяє кращому проникненню повітря. Плоскі колеса також зменшують кількість «балів», як кажуть фахівці з аеродинаміки (мілісекунди), параметра Cx. Ззаду вони мають спеціальні форми для зменшення їхнього впливу.

А що з дзеркалами заднього виду? XL1 – аеродинамічний автомобіль VW 2010-х років – мав камери для усунення цих огидних перешкод потоку повітря. Свен Ланге пояснює, чому від них відмовилися: «По-перше, ми хотіли використовувати елементи з серійних моделей. По-друге, камера все одно впливає на аеродинаміку, оскільки її доводиться розміщувати на довгих кронштейнах з міркувань сертифікації. Це коштує приблизно 5 пунктів (що еквівалентно 0,005 Cx), на відміну від 6 пунктів (0,006) у звичайних дзеркал. Також потрібно розміщувати екрани всередині, і вони споживають енергію. Крім того, звичайне дзеркало значно зручніше для водія».

VW все ж додав кілька додаткових елементів, таких як сонячні панелі потужністю 370 ват на капоті. Теоретично, залежно від погоди, вони можуть збільшити дальність їзди приблизно на тридцять кілометрів.

Однак бренд утримався від надзвичайно складних механізмів, таких як науково-фантастичні пристрої керування плазмою. Такий пристрій також потребує енергії, — розповів мені досвідчений фахівець у цій галузі… До речі, можливість щоденного використання автомобіля у реальних умовах була однією з проблем, які турбували конструкторів. «Це не просто інженерна фантазія — це також автомобіль, який має бути практичним», — продовжує Свен Ланге.

Не далеко від серійної версії

Перевіримо на борту. Горизонтальне, але природне положення керма, вузьке та опукле лобове скло, близькість до пасажира… Спортивна атмосфера нагадує XL1, проте простір все одно значно більший. Є ще враження чогось знайомого. Перед нами — капацитивне кермо ID.Polo. Також видно невеликий комплект приладів зі старих ID.3. Центральний екран — це знімна планшетка, яку можна покласти собі на коліна під час зарядки. Чому б і ні?

Щоб сісти на задні місця, доводиться вдаватися до методів (таких, що активно рекламуються на Youtube) тайцзи-чуань. Хоча простір для колін є дивовижно прийнятним, висота над дахом, звісно, обмежена. Товста підголівник у зоні спини слугує скоріше естетичним елементом, ніж ергономікою. Це все ще залишається концептом.

Перейдемо до багажника. Простір тут вузький, але глибокий, проте об’єм більш ніж достатній (481 літр). Конструктори також передбачили додаткове місце для зберігання об’ємом близько 20 літрів за задніми колесами… Там також досить вузько. Це, звісно, наслідок «тонкого» заднього моста — скороченого на 17 см — для зменшення ширини автомобіля. Метою було наблизитися до форми краплі, яка вимагається законами гідравліки. «Це була одна з найбільших складнощів під час етапу проектування», — визнає інженер. У стандартній версії ID.Polo міст був розташований занадто низько, щоб досягти ідеальної форми кузова, яка поступово піднімалася б до носа, про яку мріяли у аеродинамічній трубі. Пружини та амортизатори були переміщені.

Деталі ID.Polo

80 % деталей моделі Mission Efficiency походять з серії та платформи MEB+ автомобіля ID.Polo. Прагнення до реалізму (а, ймовірно, також обмежені фінансові можливості) спонукало VW обмежити використання екзотичних матеріалів. Лише частина крил, дверей чи капота виготовлена з композитних матеріалів. За нашою інформацією, вага автомобіля становить майже 1 600 кг, що вдвічі більше, ніж у XL1.

Це ще один доказ того, що аеродинаміка має важливіше значення, ніж вага, у енергетичному балансі електромобіля, особливо на високих швидкостях. Приклад — седан ID.7. Якщо зменшити коефіцієнт Cx на 0,001, запас ходу зростає на 1,2 км. Щоб досягти такого ж результату шляхом зменшення маси, потрібно відняти 9 кг. Цей ефект особливо помітний на швидкостях автомагістралі. VW повідомляє про підвищення ефективності на 30% при швидкості понад 80 км/год. Або, іншими словами, споживання енергії ID.Polo на швидкості 100 км/год буде приблизно таким самим, як у Mission Efficiency на швидкості 140 км/год.

Повна силова передача походить від ID.Polo. Вона складається з нового двигуна APP290, розташованого спереду, як і у міському автомобілі. Тут він має потужність 135 к.с.

Технічні характеристики:

Платформа: MEB+ з переднім приводом

Акумулятор: 54,9 кВт·год (чиста ємність)

Склад: нікель-манган-кобальт (NMC)

Швидкість заряджання: 105 кВт

Потужність: 135 к.с.

0-100 км/год: 9,0 с.

Максимальна швидкість: 160 км/год

Також використовується домашній перетворювач, який працює з напівпровідниками на основі карбіду кремнію (SiC), що також присутні у серійному автомобілі. Ці «транзистори», хоча і дорожчі, дозволяють значно підвищити ефективність. Оцінки коливаються від 5 до 10%. До комплекту додається акумулятор з призматичними елементами, який називається «Unified Cell». Елементи нікель-манган-кобальт (NMC) та система керування залишаються такими ж, але є одна відмінність – ємність тут становить 54,9 кВт·год, на відміну від 52 кВт·год у ID.Polo.

Насправді було зменшено резерв, який відрізняє брутто-ємність від чистої ємності. «Це єдиний компроміс, який ми собі дозволили», — пояснює Янніс Шпрінгер, один із керівників відділу інновацій у VW. «Це дозволяло нам бути впевненими, що ми дістанемося Відня з достатньою кількістю енергії. Хоча зрештою це не виявилося корисним».

Прототип дійсно дістався берегів Дунаю з 164 км запасу ходу після єдиного передбаченого заряджання. Ці три кіловат-години не суттєво вплинули на результати.

Два з половиною роки розробки

VW прагнула до споживання енергії менше 10 кВт·год/100 км. Однак на початку розробки — яка розпочалася у грудні 2023 року — симуляції не були настільки формальними. Свен Ланге казав: «Ми активно використовували програмне забезпечення CFD (Computational Fluid Dynamics), приблизно 300 різних моделей. І, на мою думку, ми також провели в аеродинамічній трубі від 100 до 150 годин».

Янніс Шпрінгер: «Протягом останніх місяців, у міру того як автомобіль набував більш конкретної та осяжної форми, ми отримали впевненість у можливості досягти поставлених цілей. Реальна можливість їх досягнення стала очевидною лише останніми тижнями».

Три рекорди, затверджені Інститутом рекордів Німеччини (RID):

Cx для сертифікованого автомобіля: 0,158

Споживання енергії за ідеальних умов на тест-драйву: 6,48 кВт·год/100 км (кондиціонер вимкнений, рівна дорога, стабільна швидкість)

Споживання енергії на дорозі для своєї категорії: 6,89 кВт·год/100 км (7,51 кВт·год з урахуванням втрат під час заряджання)

Також прочитайте

Тест Volkswagen ID.Polo: універсальний містошукач… справді універсальний?

Метою проєкту Mission Efficiency також було наблизитися, а то й перевершити деякі рекорди, встановлені останніми роками. Одним із таких рекордів було споживання енергії, встановлене цього літа автомобілем Geely Galaxy TT на великій висоті в Китаї. Іншою метою був концепт Vision EQXX від Mercedes. Якщо іноді запекла конкуренція між виробниками може привести нас до ефективності…