Инженеры Volkswagen рассказали о достижениях в области энергосбережения
Инженеры Volkswagen рассказали, как им удалось почти вдвое сократить расход энергии у экспериментального прототипа, созданного на базе новой серийной модели . Концепт под названием Mission Efficiency установил ряд рекордов по аэродинамической эффективности и энергопотреблению, демонстрируя подходы, которые могут быть полезны при проектировании более экономичных электромобилей.
В ходе первого дорожного пробега прототип показал средний расход 7,51 кВт·ч на 100 км на маршруте между двумя европейскими городами. Большая часть шасси и силовой электроники позаимствованы у серийной и платформы MEB+, при этом разработчики уделили исключительное внимание аэродинамике, что и позволило достичь выдающихся показателей.
Ключевой аэродинамический коэффициент (Cx) у Mission Efficiency составил 0,158 — показатель, который RID (Rekord‑Institut für Deutschland) зафиксировал как рекорд для автомобилей, допущенных к эксплуатации на дорогах общего пользования. Для сравнения, у другого концепта с высокой аэродинамической проработкой, Mercedes Vision EQXX, Cx составляет 0,17, а у серийного кроссовера Forthing Xinghai S7 — 0,191.
Уменьшение площади фронтального сопротивления также сыграло важную роль: проектная фронтальная площадь прототипа — 2,08 м² против 2,33 м² у серийной , что даёт SCx (произведение Cx на площадь) 0,328 по сравнению с 0,615 у обычной городского автомобиля.
Внешний облик и конфигурация кузова целиком ориентированы на минимизацию сопротивления воздушному потоку: округлая носовая часть, гладкие поверхности и профиль, приближённый к форме капли — классическому решению в гидро- и аэродинамике. Конструкторы сузили салон и понизили крышу, сократив высоту и тем самым уменьшая сопротивление.
Кроме того, на передней части — три воздухозаборника с подвижными жалюзи, которые автоматически открываются или закрываются в зависимости от потребности в охлаждении: во время движения использовались преимущественно боковые небольшие отверстия, центральный заслон открывался лишь при зарядке для отвода тепла. Такой динамический подход к управлению потоками позволил дополнительно снизить сопротивление в реальных условиях.
Специалисты использовали также ряд тонких приёмов: небольшие выступы у передних колёс, отклоняющие поток; подбор единственного типа шин и дисков для точной «подгонки» обтекания; уменьшенный клиренс в передней части и очень небольшие зазоры между шинами и арками — решения, которые в серийном производстве были бы сложны в применении из‑за требований комфорта и практичности.
Шины — серийного происхождения, производные от модели EcoContact 7 с округлёнными боковинами, что улучшает их аэродинамику; задние колёса закрыты кожухами. Зеркала заднего вида оставлены стандартными: по оценке команды, камеры дают выигрыш порядка 0,005 по Cx, а традиционные зеркала — около 0,006, при этом камеры требуют экранов внутри салона и потребляют энергию, а обычные зеркала удобнее для водителя.
На крыше размещены солнечные панели общей мощностью 370 Вт, которые при благоприятных погодных условиях могут добавлять примерно до нескольких десятков километров запаса хода. Зато проект отбросил слишком энергозатратные и сложные технологии, например, «плазменные» активные актуаторы — такие системы требуют собственной энергии и усложняют конструкцию.
При этом создатели не стремились к чисто «инженерному» шоу: одним из требований была практичность и возможность использования автомобиля в повседневной жизни. Салон предлагает горизонтальную, но естественную посадку, узкий покатый лобовой стекло, спортивную, но более просторную, чем у исторического аэродинамического прототипа XL1, атмосферу.
Водительское рабочее место использует серийный ёмкостный руль и упрощённые приборы от предыдущих моделей. Центральный дисплей — съёмный планшет, который можно поставить на колени, например, во время зарядки. Недостатки концепта очевидны: доступ на задние сиденья ограничен, высота над головой сзади мала, общая компоновка ближе к двухдверной компоновке, и некоторые элементы делают автомобиль менее удобным в плотном городском использовании.
Вместе с тем багажный отсек получился узким, но глубоким, объём заявлен в районе нескольких сотен литров, плюс дополнительные ниши за задними колёсами. Инженерам пришлось переработать заднюю подвеску: ось сделали уже, уменьшив ширину на 17 см, чтобы приблизить контур днища к желаемой «каплевидной» форме.
По словам команды, это было одним из главных проектных вызовов — у серийной оси днище располагалось слишком низко для создания идеально обтекаемого поддона, поэтому потребовалось смещение пружин и амортизаторов. В итоге порядка 80 % компонентов Mission Efficiency унифицированы с серийной ; использование композитов ограничено некоторыми частями крыльев, дверей и капота, что помогло сохранить реалистичность конструкции и не прибегать к дорогим экзотическим материалам.
Масса прототипа, по данным разработчиков, приближается к 1,6 т — примерно вдвое больше, чем у исторического аэродинамического образца XL1. Это подчёркивает вывод, что на шоссе аэродинамика важнее массы: уменьшение Cx на 0,001 даёт на определённых моделях рост запаса хода на заметное число километров, тогда как для эквивалентного эффекта по массе потребовалось бы убрать десятки килограммов.
По данным производителя, при скоростях выше 80 км/ч прототип показывает порядка 30 % прироста энергоэффективности по сравнению с серийной . Например, сравнивая расходы, автомобиль со значительно лучшей аэродинамикой при более высокой скорости может потреблять столько же энергии, сколько стандартная модель на более низкой скорости.
Силовая установка полностью позаимствована у : передний электродвигатель APP290 в версии мощностью 135 л.с., фирменный инвертор с полупроводниками из карбида кремния, что приносит 5–10 % выигрыша в эффективности, и батарея из призматических ячеек «Unified Cell» с химией никель‑марганец‑кобальт (NMC). Ёмкость пакета у Mission Efficiency составляет порядка 54,9 кВт·ч против 52 кВт·ч у серийной модели: небольшая прибавка объясняется в основном уменьшением «буфера» между брутто‑ и нетто‑ёмкостью, что позволило гарантировать доезд до цели без риска исчерпания батареи — хотя на деле этот дополнительный запас так и не понадобился: прототип прибыл с большим остатком запасённой энергии после единственной предусмотренной зарядки.
Проект изначально ставил цель потребления ниже отметки в 10 кВт·ч/100 км. Разработка включала интенсивное моделирование потоков: сотни конфигураций в CFD‑симуляциях и более сотни часов в аэродинамической трубе, что позволило на последних этапах уверенно утверждать достижимость целей.
В итоге RID подтвердил три рекорда для Mission Efficiency: минимальный Cx для автомобиля, допущенного к дорожной эксплуатации; минимальную энергозатрату на круге в оптимальных условиях (круизная ровная трасса, без работы кондиционирования) — порядка 6,48 кВт·ч/100 км; и минимальную потребляемую энергию на дороге для своей категории — 6,89 кВт·ч/100 км (7,51 кВт·ч с учётом потерь при зарядке).
Авторы проекта подчёркивают, что соревнование производителей в области аэродинамической эффективности может стимулировать прогресс в экономичности электромобилей, однако сам по себе такой подход нередко приводит к созданию сильно специализированных прототипов с ограниченной повседневной практичностью. Разработчики Mission Efficiency сознательно ограничивали использование экзотики, стараясь сохранить связь с серийным производством и обеспечить пригодность машины для реального использования, пусть и с очевидными компромиссами по комфорту и универсальности.
Проект наглядно демонстрирует, какие технические и компоновочные решения могут существенно снизить энергопотребление электрического автомобиля при крейсерской скорости: комплексная работа над формой кузова, управляемые воздухозаборники, выбор колёс и шин, оптимизация подрамников и зазоров, использование SiC‑электроники и тонкая настройка батареи. Эти находки, по мнению команды, могут лечь в основу дальнейших серийных улучшений, где баланс между аэродинамикой, массовым производством и удобством для пользователя будет ключевым фактором при переходе от экспериментальных прототипов к массовым моделям.
