Разбираем свежие патенты мировых автопроизводителей

Леонид Попов,
23 марта 2017. Иллюстрации компаний-производителей, electrek.co

Почему тут Robocar? Он наглядно демонстрирует прогресс сразу в нескольких направлениях: электрический привод, максималка свыше 320 км/ч и отсутствие водителя (даже дистанционного оператора). Хотите заглянуть дальше?

Патентные заявки, регистрируемые автомобильными фирмами, далеко не всегда превращаются в реально внедрённые конструкции. Однако производители делают «запасы» не просто так: каждая идея появляется в своё время и вполне может быть востребована рынком не сегодня, так завтра. Таковы недавние новации Форда, BMW и Hyundai, выловленные в документах американского патентного офиса изданием Motor1.com, — все они связаны с электромобилями.

Мини-отступление. Ультраёмкие батареи изменят многое. На этой неделе стартап Wright Electric представил проект электрического ближнемагистрального лайнера Wright One на 150 мест. Подобные самолёты на одного-двух пилотов давно созданы, но это — нечто поразительное, ведь масса судна совсем другого порядка.

Фирма Ford описывает свою разновидность металл-оксидных батарей. Такой класс аккумуляторов подразумевает обратимую реакцию чистого лития (или иного металла) с кислородом. Всё очень похоже на известные литиево-ионные батареи. Но в них литий на электродах химически связан (с углеродом, кобальтом, феррофосфатами и так далее, в зависимости от конкретной конструкции), да и кислорода в чистом виде там тоже нет. Так безопаснее.

Кислород (312) содержится в ёмкости (302) с удерживающим газ материалом. По трубопроводам тот подаётся собственно в батарею (304), когда идёт генерация энергии, и возвращается на хранение обратно в ёмкость при зарядке аккумулятора.

Однако лишние элементы — избыточный вес. Отказаться от них изобретатели пытаются давно (например, в многообещающих литиево-воздушных батареях кислород берётся из окружающей среды). У Форда аккумулятор разделён на два блока — в одном металлический литий, в другом — заключённый в абсорбирующий материал кислород. Между блоками протянута замкнутая система с жидкостью (ни дать ни взять кровь с гемоглобином). Такая схема потенциально может обернуться батареей существенно большей ёмкости, чем нынешние.

Изложенный Фордом принцип построения аккумулятора в самых общих чертах похож на потоковую батарею с ионными жидкостями, реализованную в серии лихтенштейнских концептов Quant. Только химические реакции использованы другие.

А пока супербатареи не выходят за стены лабораторий, экономия энергии представляется весьма актуальной задачей для конструкторов. Во всяком случае до тех пор, пока не получат распространение дороги с бесконтактной подзарядкой электрокаров в движении. Зимой одна из серьёзных статей расхода — электрический обогреватель (да и эффективный тепловой насос тоже требует подпитки). Компания BMW детально описывает альтернативный вариант обогрева салона — от дарового тепла мотора и силовой электроники.

Патент BMW представляет не просто концепцию обогрева салона от электродвигателя или разогревающейся в процессе эксплуатации батареи, но и устройство для контроля и метод управления системой. Дополнительная электропечка тоже предусмотрена.

Фирме Hyundai эффективность электрокара видится чуть иначе. Хотя электропривод в принципе позволяет обойтись без коробки передач как таковой (достаточно простого редуктора), всё же наличие изменяемых скоростей может повысить и общую эффективность агрегата, и динамические параметры автомобиля. В придуманной корейцами трансмиссии момент от двигателя идёт на сервомуфту, способную плавно регулировать подачу мощности, далее — на набор шестерён, через которые тяга отправляется на выходной вал.

Сервомуфта (SC) жёстко соединена с мотором (М), а выходной вал может вращаться с разной скоростью в зависимости от активированной пары шестерён, за что отвечает синхронизирующее устройство (SS).

Неслучайно авторы рекордного электрического купе Genovation GXE при конверсии Корвета оставили в нём механическую коробку. С ней удалось увеличить максимальную скорость. А разработчики одного из самых мощных электрокаров в мире по имени Rimac Concept_One/S и вовсе построили для своей модели двухступенчатый «робот». Ради ураганного разгона. У Hyundai, согласно патенту, получилась коробка, способная переключать передачи без разрыва потока мощности, и всё это при относительной простоте и дешевизне конструкции. Пока — на бумаге. Но кто знает, что мы увидим через год-другой.

Инициаторы проекта полагают, что в ряде случаев усложнение шины будет оправдано плюсами от генерации ею энергии.

В заключение приведём проект американской компании Freescale Semiconductor. Она придумала «гибкий рычаг, соединённый с внутренней поверхностью шины с одной стороны и ободом с другой». Рычаг передаёт деформацию, возникающую в ходе качения покрышки, на генерирующий электричество элемент. Да, такие колёса много энергии не выдадут, да и та будет совсем не даровой. Это вам не генерирующая подвеска. В той хотя бы утилизируется приличная энергия, рассеиваемая амортизаторами в виде тепла. Но изобретателям много и не надо. Генераторы Freescale могли бы питать маломощные датчики давления. Или, если представлять совсем уж отдалённое будущее, шину с искусственным интеллектом.

Источник: drive.ru