Как будет выглядеть автомобиль будущего через 25 лет? Будет существовать ли еще двигатель внутреннего сгорания? Узнайте о будущем для наших машин.
Автомобиль будущего – это исключительно беспилотная машина? – Нит!
Успокойтесь: через четверть века те из нас, кто любит вождение – все еще будут крутить руль, нажимать педали и переключать коробку передач с помощью наших собственных конечностей, которые будут управляться сигналами с нашего мозга.
В то же время жизнь производителей быстрых машин не станет легче. С годами производители подвергаются все более интенсивному законодательному давлению, чтобы улучшить безопасность и эффективность и уменьшить загрязнение. В то же время они сталкиваются с давлением своих акционеров, чтобы продать больше автомобилей и сделать их дешевле.
Будьте уверены, что производители автомобилей не являются фанатами того, чтобы заставить нас позволить машинам делать всю работу самостоятельно. Большинство производителей полагаются на сильную эмоциональную связь с водителями, чтобы продавать свои последние модели. Как водители мы связаны с нашими железными друзьями множеством способов: нам нравится как они выглядят, их запах, как они ощущаются, как они экономят время и деньги, но также как они едут.
Большинство водителей не заинтересованы в том, чтобы сесть в автономный ящик на колесах и выйти на другом конце своего путешествия, не делая никакого вклада в процесс передвижения.
В то же время спорткар будущего может выглядеть несколько иначе чем сегодняшний – он будет упакован новейшими технологиями, которые только сейчас появляются на наших радарах.
Способность автомобиля возбуждать, развлекать и захватывать не уйдет в историю. По правде говоря, предвидение развития автомобильной промышленности – это слишком сложная задача благодаря многочисленным изменениям и интенсивности этих изменений сегодня.
Однако мы все же попытается предоставить картину каким будет автомобиль будущего.
Какой двигатель будет иметь автомобиль будущего?
Когда мы будем уже в 2040 году, «большинство автомобилей будут электрифицированы, а двигатель внутреннего сгорания больше не может быть основной тяговой силой. От силы его роль будет заключаться в поддержке электромотора», говорит главный технический и инновационный директор Ricardo, Невилл Джексон. В этом случае, двигатель будет меньшего размера, улучшенным с помощью турбокомпрессора или электрической системы. Будет переосмыслена полностью идея его эффективности.
Сегодня только около 20-30% сжигаемого в двигателе топлива превращается в энергию. Ricardo имеет много идей относительно устройств для восстановления тепловой энергии, которая обычно теряется через выхлопную систему и систему охлаждения. Одна из идей заключается в том, чтобы использовать небольшой двигатель Стирлинга (изобретенный в 1816 году как конкурент парового двигателя).
Двигатель Стирлинга опирается на внешний источник тепла, чтобы выработать механическую энергию, которая в этом случае будет подана назад в трансмиссию. Другая идея заключается в использовании термо-электрических материалов, превращая тепло в электричество, чтобы подпитать электрическую часть гибридного двигателя.
Двигатель 2040 года – это будет не четырехтактный двигатель, который используют все автомобили сегодня. Он может быть двигателем с разделенным циклом, где цилиндры работают парами, одна для сжатия, другая для выхлопа.
Альтернативно, двигатели могут стать гибридными бензинним и дизельным двигателями, переключаясь между зажиганием искры и сжатием и сжигая будущий коктейль из ископаемого и синтетического топлива. “Технические возможности есть огромные,” говорит Джексон, “для рядового водителя автомобили только станут лучше и эффективнее.”
Автомобиль будущего будет на водородном двигателе?
В течение почти двух десятилетий, мир был захвачен идеей електрических двигателей на водородном топливе (FCEVs), с достаточным диапазоном движения на одной заправке и нулевыми выхлопами – только воды и тепло. Сейчас шансы появления автомобиля на водородном топливе к 2040 году увеличились.
“Если рабочая модель водородной инфраструктуры заработает и производители автомобилей отнесутся к этому с полной серьезностью, то после 2020 года может произойти значительный рост таких автомобилей. Вы можете ожидать от миллионов до десятков миллионов машин на водородном топливе к 2040 году”, – говорит Дэвид Харт, консультант по вопросам устойчивого энергоснабжения E4Tech.
Харт определяет таких лидеров в этой области как Toyota, Honda и Hyundai. Toyota Mirai (один из первых седанов на водороде, которые поступили в продажу) имеет тот же «скелет», что и гибридные модели Toyota, но то, чем отличается – источник энергии, говорит специалист по топливных элементов Toyota, Жулиен Руссель. «Это последний этап эволюции нашей гибридной технологии», – объясняет он.
Топливный элемент содержит сотни небольших индивидуальных ячеек, которые превращают сжатый водород и кислород, поступающий из воздуха, в электроэнергию. При этом единые побочные продукты – это тепло и вода. Водород хранится в углеродных баках при давлении 700 бар. Производство таких двигателей было трудоемким, но Toyota уменьшила производственные расходы, внедрив автоматизацию.
Плотность энергии хранения водорода примерно в пять раз выше, чем в современных аккумуляторных технологиях. Honda FCV Clarity, представленная в прошлом году, преодолевает расстояние 435 миль на одном заряде. Время перезаправки эквивалентно времени перезаправки бензина или дизельного топлива, а водородное топливо столь же безопасно для использования как и два других.
Построение инфраструктуры водородных автозаправочных станций остается проблемой для широкомасштабного внедрения FCEV. “Водородную инфраструктуру трудно расширить, но как только она появляется, она станет прибыльным бизнесом”, – говорит эксперт Ритмар фон Гельмольт. “Зарядные станции для электрических транспортных средств не являются таковыми, так как стоимость их эксплуатации значительно больше стоимости энергии, что продаеться”.
Делается много глобальных инвестиций в данную сферу сегодня. В Европе в поддержку водородного и топливного элементов в период с 2014 по 2020 год было выделено 1 млрд. Фунтов стерлингов.
Может я буду все еще заправляться бензином и дизелем?
Пятнадцать лет назад нефтедобывающая промышленность предупредила, что к 2040 году добыча нефти может стать значительно дороже, и некоторые нефтедобывающие районы могут начать высыхать. Сегодня история изменилась.
По данным ВР, ископаемые виды топлива будет дешевле и легче добывать. К 2050 году, BP считает, ресурсы (нефть и газ), которые могут быть добыты с помощью современных технологий, составляет 4 800 000 000 000 баррелей, а прогнозируемый спрос к 2050 году составляет 2,5 триллиона баррелей. Еще 2 700 000 000 000. могут быть доступны в результате открытия новых месторождений и усовершенствовангия технологий.
BP менее оптимистично относится к использованию радикальных новых технологий, таких как водородные топливные элементы, и считает, что глобальный спрос на энергию для транспорта до 2035 года и позже будет удоблетворятся в основном жидким топливом.
В докладе также отмечается, что к 2050 году биомасса могла бы стать альтернативой нефти.
Какие шины будет иметь мой автомобиль будущего?
Шины уже являются неотъемлемой частью производительности автомобиля, но они будут играть еще большую роль до 2040 года. “К 2040 году автомобили будущего будут подключены к интернету вещей. Растет интерес к использованию больших данных путем подключения транспортных средств, чтобы они могли передавать информацию о дорожных условиях», – объясняет директор технологических программ Goodyear Ромен Хансен.
Первым этапом станет подключение шин беспроводным способом к автомобилю для улучшения безопасности. «Если автомобиль знает состав шины и как они работают, система ABS может уменьшить тормозной путь», – говорит Хансен.
После достижения этой стадии автомобили смогут обмениваться информацией о состоянии дорожного покрытия и его температуры с другими транспортными средствами через связь между транспортными средствами (V2V). Адаптивные шины по концепции TripleTube компании Goodyear, могут изменять форму в соответствии с дорожными условиями и использованием. Во влажном состоянии давление будет увеличиваться для получения более длинной контактной поверхности, чтобы противодействовать аквапланированию.
Использование термоэлектрических материалов преобразует тепловую энергию, которая теряется, когда шина деформируется, в электрическую. Пьезоэлектрические чипы, встроенные в боковину шины, также будут восстанавливать энергию, которая обычно теряется, когда дно шины деформируется при движении.
Улучшится ли аккумулятор?
Основными вопросами любого аккумулятора или батареи электрического автомобиля является диапазон движения за один заряд и время, необходимое для перезарядки. К 2040 году дела могут выглядеть значительно лучше: электрические автомобили будут способны ехать до 500 миль в едином заряде и зарядиться до 75% за 15 минут.
Продолжаются соревнования по разработке более легких, более дешевых, более устойчивых батарей с гораздо более высокой способностью хранения энергии (плотность энергии). Типичная EV батарея сегодня имеет энергетическую плотность 30кВт, давая средний диапазон проезда около 100 миль. К концу десятилетия Bosch намерен изготовить второе поколение твердотельной батареи 60 кВт, способную обеспечить диапазон проезда более 200 миль.
Сегодня не все литиево-ионные батареи химически одинаковые и изготовлены из различных химических коктейлей. Те, которые с наибольшей плотностью энергии (что дает длинный диапазон проезда) используют кобальт. “Кобальт является редким металлом, доступным лишь в нескольких шахтах в мире”, говорит Йоахим Фетцер, руководитель бензиновых двигателей и электромобильности Bosch.
Ожидается, что литиевая батарея третьего поколения решит эти проблемы до 2030 года. Эта удивительная «пост-литиевая» технология будет безопасной и легкой и иметь вдвое большую плотность энергии (128 кВт-ч) за аккумулятора второго поколения того же веса.
Это должно дать машинам, размером с недавно представленый Chevrolet Bolt, возможность проезда около 400 миль на одной зарядке.
Кто или что будет вести мою машину?
Будем ли мы управлять автомобилями будущего, или они будут нас возить? Возможно будет присутствие обоих вариантов. Однако все главные производители работают над беспилотным ведением автомобилей сегодня. Беспилотная технология автомобиля будущего не нова. В течение двух десятилетий она подкрадывается к нам постепенно, говорит Тони Харпер, руководитель исследования Jaguar Land Rover. “Мы находимся на восходящей траектории – все началась с радара, адаптивного круиз-контроля, затем мониторинга “слепых точек”, который перемещал радар к бокам автомобиля, и теперь камеры, направляемые на объекты перед автомобилем.”
Следующим этапом является интеграция датчиков и дальнейшая разработка программных алгоритмов.
“К 2020 году мы увидим автоматизированные функции парковки, маневрирования на малых скоростях в пробках, также некоторые элементы скоростного вождения, такие как изменение полосы, станут автоматизированными”, – говорит Харпер.
После 2020 года потребуются более сложные сенсоры, такие как lidar, и первые случаи полной автономии будут “краткосрочными миссиями”, как автономная парковка автомобиля и автономное вождение в специальных полосах автострад. Количество зон будет расти, когда будет развиваться инфраструктура для принятия автономных транспортных средств. Но, в конце концов, говорит Харпер, «ограничения будут отменяться один за другим, пока мы не получим полную автономию. Никто точно не знает, когда это произойдет, но автономное путешествие начнется с 2025 года.
Таким образом к 2040 году автомобили будут полностью самостоятельные или водитель все еще будет выбор?
Харпер говорит: “Мы верим, что автомобиль будущего будет управляемые, но есть много ситуаций, когда мы можем выбрать автономию: начиная от вызова автомобиля к вам, до необходимости избежать скучного путешествия и увеличения производительности».
Специальная подготовка не требуется для использования беспилотного автомобиля, по мнению Харпера. “Если кто-то нуждается в обучении, чтобы использовать беспилотную функцию”, объясняет он, “тогда вы получили неправильную беспилотную функцию. Она должна делать все то, что вы ожидаете от нее, самостоятельно. Не надо обладать какими-то навыками водителю, чтобы подчиниться машине, которая берет на себя контроль.
Как будет выглядеть интерьер автомобиля будущего?
Мы уже получили цифровые кластеры с приборами и цифровые информационно-развлекательные экраны, но сочетание этих двух элементов для создания одной безупречной поверхности рассматривается как следующий шаг в создании интерьера автомобиля следующего поколения.
BMW уже пересмотрел свой будущий салон, который включает в себя большой экран, что работает почти по всей ширине кабины. Система полностью подготовлена для беспилотного вождения, что позволяет водителям принимать видео-звонки, когда автомобиль находится в режиме самостоятельного вождения и демонстрирует содержимое от Open Mobility Cloud, когда водитель входит в машины.
Следующий шаг – позволить водителям персонализировать салон, выбирая темы для приборной панели и даже загружая разные стили набора для кластера приборов. Ранние версии этой персонализации уже доступны в Mercedes-Benz нового E-класса с тремя темами, которые меняют внешний вид и содержание инструментов и информационно-развлекательной системы.
В ближайшем будущем, ожидают гораздо больше автомобилей с оцифрованными инструментами панели. Как показала Ауди, технология может быть быстро принята в новые транспортные средства и со временем станет дешевле, чем стандартные аналоговые циферблаты.
Будут ли отвлекать меня эти высокотехнологичные интерьеры?
Хаптичная (тактильная) обратная связь ( что такое тактильный интернет ) сама по себе не является новой технологии – она уже представлена в таких автомобилях, как Lexus NX – но все это предназначено для того, чтобы помочь удержать внимание водителей на дороге, а не на дисплее информационно-развлекательных систем.
Bosch выводит систему на новый уровень. Ее удивительная обратная связь способна оказывать ощущение реальных кнопок на плоской поверхности, а водители «нажимают» на поверхность, чтобы активировать различные функции. Система может распознать силу давления на поверхность, что приводит к различным функциям. Например, легкое прикосновение может открыть меню справки, тогда как более четкое прикосновение активирует систему электронных вызовов.
Даже нажатия на сенсорный экран может стать старомодным. Следующим шагом в информационно-развлекательных системах будет контроль жестами. Ваши движения будут отслежены внутренними камерами, поэтому автомобиль будет знать, кто просит, чтобы звук или температура были подняты, и в каком месте машины это сделать. Кроме того, технология также позволяет автомобилям распознавать, когда водители приближаются и открывать двери автоматически для них.
Как автомобили будут производиться в будущем?
Еще будут производственные линии и поставки компонентов, которые все еще будут изготавливаться сторонними производителями, фабрики которых расположены рядом. Тем не менее, есть две вещи, которые автопроизводители хотели бы достичь на обычных производственных линиях.
Одной из них – возможность изготавливать автомобили с индивидуальными спецификациями гораздо быстрее и эффективнее. На данный момент производство автомобиля по указанным частным покупателем спецификациями, может занять до 12 недель от времени заказа в салоне до окончательной доставки. Другая вещь, которую производители преследуют, – способность эффективно снижать мощность во время спада продаж.
Вот, почему Toyota пытается переосмыслить традиционную концепцию автомобильной фабрики и производственной линии.
После того, как продажи Toyota были сильно поражены глобальным финансовым кризисом 2009 года, так и крупным японским землетрясением в 2011 году, компания заморозила инвестиции в новые заводы и решила переосмыслить традиционную производственную линию. Результатом стал новый способ строительства заводов и линейного оборудования.
Во-первых, Toyota больше не использует кабельные производственные линии. Это позволяет новым зданиям завода быть проще и менее дорогими для строительства, расходов света и тепла.
Во-вторых, производственная линия построена как модель железнодорожного пути, расположенной непосредственно на фабричном этаже и соединяется в секции. Это позволяет сократить или расширить линию за считанные часы. Линейное оборудование, которое помогает работникам производственных линий подбирать и монтировать тяжелые узлы, такие как панели приборов и сиденья, было переработано собственными инженерами компании.
Это оборудование будет легче, проще и подвижным, а не зафиксированным в статическом положении.
Итогом является то, что, если Toyota решит добавить новую функцию к автомобилю, производственная линия может быть расширена и новая рабочая станция будет добавлена в считанные часы.
В тяжелые времена, Toyota может сократить эту новую производственную линию оборудования и демонтировать ее.
Новая производственная система Toyota будет постепенно вводиться с каждой новой фабрикой, которую компания строит, поэтому она должна перейти повинистю на новую систему до 2035 года.
Однако существует еще один будущий сценарий для производства автомобилей. Если транспортные средства, которые питаются прежде всего электродвигателями, станут нормой, производство автомобилей могут быть сведены к операциям простого изготовление на заказ верхнего корпуса и интерьера.
Это объясняется тем, что электродвигатели и аккумуляторные батареи будут закупаться на стороне у внешних поставщиков.
Такое будущее обязательно упростило бы обычные фабрики автомобилей, поскольку ходовая часть становится общей, и производители автомобилей приложат больше усилий к дизайну автомобиля и всего, что делает марку более отличной от других.
С чего будет сделан мой автомобиль будущего?
Первое серьезное использование углепластика в серийном автомобиле – “Carbon Core” состоялось в 2015 BMW 7 Серии. Через 25 лет автомобиль будущего будет строиться используют более широкое разнообразие легких материалы чем сегодня. Даже двигатели и коробки передач могли бы быть частично изготовленные из пластика, что позволило бы значительную экономию веса.
Наиболее изношенные участки передач могут быть покрыты металлическим покрытием, а другие участки изготовлены из высококачественной пластмассы. Пластиковые компоненты не только весят меньше, но и поглощают вибрацию и шум.
Solvay, производитель высокоэффективных полимеров, является ведущим спонсором проекта под названием Polimotor 2. “Мы хотим сделать волоконно-полимерный композитный двигатель внутреннего сгорания, чтобы продемонстрировать потенциал использования пластмасс”, – говорит представитель Solvay Марк Райт.
Polimotor 2 – это детище инженера из Флориды Матти Хольцберга, который разработал и выпустил свой первый пластиковый двигатель Polymotor 1 в 1980-х годах. Полимотор 2 в основном изготовлен из полимерных и композитных материалов (включая блок). Сталь и сплав используются для ключевых компонентов, таких как маховик, цилиндры и камеры сгорания.
Легкая сталь, алюминий, карбон, пластмассы и некоторые биоматериалы, такие как лен, могут сформировать основную структуру автомобилей в 2040 году. Если промышленность углеродного волокна успешно реализует свои цели, то цена на углеродные волокна в качестве сырья может быть более чем на 80% ниже, чем сегодня.
Будут ли умные города влиять на автомобили?
Фраза «связано город» стала любимой правительствами и градостроителями в последнее время. Идея проста: использование Интернета и взаимосвязи для того, чтобы сделать крупные города более эффективными (что такое интернет вещей). Это может означать простые вещи, такие как уличное освещение, которое выключается до тех пор, пока не будет обнаружено движение или предоставление информации о движении общественного транспорта.
.jpg)
Идея умного города, основанного на Интернете и больших данных, гораздо легче воплощается, когда город строится с нуля. Самый крупный проект в Великобритании называется «Старый Дуб и Парк Роял» – крупный экс-промышленный район в районе Виллисден на северо-западе Лондона.
Но это такие проекты, которые заставляют автопроизводителей нервничать. Построение нового связанного умного города с нуля может привести к тому, что частные транспортные средства будут полностью лишены возможности проехать через эти новые городские районы. И это является вызовом для автомобиляя будущего.
Вывод частных автомобилей из центра города является примером того, что произошло в центральном Лондоне за последние 16 лет. Парковки на улице, были переданы сетям проката автомобилей и велосипедов.
На вершине всего этого – загрязнение воздуха от дизельных автомобилей, которое является главным вопросом во много Европейских столицах. В Париже в конце концов могут запретить машины на дизельном топливе. Лондон уже сказал, что будет требовать от всех такси и частных транспортных средств для проката нулевого уровня выбросов.
Автомобиль будущего – если он хочет получить доступ к городским центрам будущего – должен будет практически не иметь негативного влияния на окружающую среду, обладать способностью избегать аварий и вообще осуществлять умеренный и мягкий движение через застроенные районы. Почти все автомобили получат бензиновые электрические гибридные трансмиссии с резервными батареями, достаточно большими, чтобы позволить иметь нулевой уровень вредных выбросов в центре города.
Эти автомобили также будут иметь автоматическое торможение, камеры, которые отслеживают пешеходов и велосипедистов и даже больше – технологии анти-столкновения. Системы спутникового навигации будут обновляться информацией, собранной другими транспортными средствами.
Например, флагманский Hyundai Genesis G90 имеет спутниковую навигацию, что предупреждает водителя об изменениях разрешенной скорости (очень полезная функция ночью), местные ограничения скорости и даже расположение местных школ. Он также использует информацию о ДТП, чтобы предупредить водителя, когда он вступает в участок дороги с историей несчастных случаев, количество которых превышает среднее.
Такая информация – автоматически генерируемая будущими транспортными средствами, отправляется в облако, а затем загружается в спутниковую систему. Автомобили будущего также смогут соединиться со светофорами, так чтоб гибридная трансмиссия автомобиля могла рассчитать, когда более экономически эффективно для топлива выключить двигатель в то время, когда светофор уже собирается показать красный свет.
Нужно еще много сделать, чтобы защитить присутствие автомобиля в городах будущего. Audi заботится о предоставлении парковки и спонсирует проект в Бостоне, США, который включает строительство компактных подземных парковок в которых могут самостоятельно парковаться беспилотные автомобили.
Автомобиль будущего будет под влиянием технологий более дружественных городов будущего, но нам еще ждать долго пока такие автомобили станут мейнстримом. Новые модели, запущенные в 2020 году, скорее всего, будут обустроены технологиями, описанными выше. Производители автомобилей должны опередить социальные тенденции и местных политиков.
Электрические транспортные средства и гибридные модули будет легче использовать благодаря наличию беспроводной зарядки. Вместо того, чтобы подключать зарядку, будет достаточно просто припарковать автомобиль будущего над площадкой, которая зарядит аккумулятор.
Беспроводная зарядка работает с помощью “магнитного резонанса”, объясняет Крис из компании Qualcomm. «Мы можем работать с расстоянием до восьми дюймов. Вы можете представлять ее работу так же, как и оперного певца, который разбивает стекло с голосом ». Катушка в зарядной панели генерирует переменное магнитное поле в аналогичной катушке, установленной под машиной для производства электроэнергии электромагнитной индукцией.
Компания Qualcomm также разрабатывает «динамические» системы беспроводной зарядки с прокладками, которые устанавливаются с интервалом в поверхности дороги для зарядки во время езды.
В то же время некоторые эксперты предполагают, что установление зарядных устройств на дороге может не состояться до 2040 года, особенно если батареи будут достаточни для дальнего расстояния и технология водородных топливных элементов будет достаточно развитой.
Источник: www.autocar.co.uk/
