Электромобили будущего — более легкие конструкции, меньше отходов, более дешевые и легкие батареи. Прежде чем мы перейдем к идеальному электрокару будущего, его производителям предстоит решить множество технологических проблем.
В фантастических фильмах машины из будущего обычно выглядят как маленькие космические кораблики. Они оптимизированы, очень быстры и часто автономны. У них также есть множество дисплеев, и им нравится болтать с водителем. Иногда даже летают.
Однако даже в футуристических фильмах никто не предвидел технологическую революцию, которая сейчас происходит в автомобильной промышленности. Это происходит у нас на глазах — после ста лет безраздельного правления двигателей внутреннего сгорания водители потихоньку переходят на электромобили.
Экология
Важное значение приобрела экология — Европейская комиссия объявила о новых правилах сокращения выбросов углекислого газа от новых ДВС автомобилей.
Более строгие стандарты выбросов CO2, которые вступят в силу с 2021 года, предполагают, что легковые автомобили будут способны производить максимум 95 граммов углекислого газа на километр пути, а легкие коммерческие — до 147 граммов.
Это означает необходимость снизить расход топлива примерно на 15-20 процентов по сравнению с производимыми в настоящее время автомобилями. В ближайшие годы стандарты будут еще более жесткими.
Эти стандарты требуют инновационных решений, снижающих, например, вес машины. Срочно необходимы компоненты, которые легче и дешевле в производстве и переработке. И даже более совершенная электроника, которая не только будет следить за нормами выбросов выхлопных газов, но и более активно поддерживать водителя в безопасном вождении.
Снижение массы электромобилей
Весь мир худеет. Автомобильная промышленность тоже. Задача номер один — уменьшить вес электромобиля будущего.
Почему это так важно? Ведь чем легче машина, тем меньше расходует дефицитного топлива. Как уменьшить вес машины?
На первый взгляд это кажется простым: детали корпуса нужно штамповать из более тонкого листового металла.
Проблема прочности кузова
Однако существует проблема прочности кузова на раздавливание при столкновениях и авариях. И дизайнеры нашли способ это сделать.
Достаточно заполнить металлические профили и пустоты специальными упрочняющими пенами, и мы получим конструкцию автомобиля очень прочную и устойчивую к деформации. Пенопласты для придания жесткости телу также обладают свойствами поглощения кинетической энергии, повышая безопасность пассажиров в критических ситуациях и оказывая успокаивающее действие, повышая комфорт пассажиров.
Компания Henkel
С 1970-х годов компания Henkel, мировой лидер в производстве клеев, является надежным партнером автомобильных компаний в разработке инновационных решений на основе клеевых технологий.
Компания предоставляет производителям вышеупомянутые упрочняющие пены для кузова, а также многие другие современные технологии склеивания, герметизации и защиты поверхностей, которые позволяют эффективно снизить вес машине с пользой для окружающей среды без ущерба для прочности, безопасность и комфорт вождения.
Сегодняшние автомобили включают до 300 различных типов клея и других продуктов для герметизации и защиты поверхностей, предлагаемых компанией Henkel, известной под такими брендами, как Teroson или Loctite.
Что ж, обыватель спросит — а что можно клеить в машине?
Ну почти все. Современные клеи заменяют пайку, сварку и завинчивание. И они используются все чаще и чаще. По сравнению с винтом клей улучшает устойчивость конструкции и в то же время защищает от коррозии. К тому же это просто дешевле.
Мы также обязаны меньшему весу авто за счет специальных систем звукоизоляции, производимых, в том числе, от Henkel, которые в основном используются в полах, дверях и крышах.
Они успешно заменяют традиционные изоляционные маты из неэкологичного битума. Они более эффективны — внутри движущихся электромобилей становится тише и тише — и, кроме того, очень легкие, благодаря чему они снижают вес еще на процент.
Легкая конструкция электромобиля за счет жидких звукопоглощающих веществ (LASD)
Есть еще много способов использования клеевых технологий для кузовных работ. Клеи не только укрепляют и укрепляют структуру, но и изолируют от влаги и температуры, гасят колебания между листами, защищают и герметизируют сварные швы.
Современные клеи также позволили заменить некоторые металлические элементы в конструкциях автомобилей более легкими пластиковыми элементами. Это стало возможным благодаря эпоксидным и полиуретановым клеям Loctite, которые обеспечивают прочные, но гибкие соединения.
Эти продукты также отлично справляются с проблемой различного теплового расширения, то есть смещения стальных и пластиковых элементов в зависимости от преобладающей температуры.
Не вдаваясь в подробности, достаточно сказать, что в сегодняшнем среднем электромобиле мы можем найти до 15 кг различных видов клеев и герметиков.
Их использование позволяет снизить вес машины минимум на 15%. А чем легче машина на 100 кг, тем меньше сжигается на 0,3 литра топлива на каждые 100 километров пути.
Вес авто становится еще более чувствительной темой, когда мы переходим на электрооборудование. К сожалению, используемые в настоящее время литий-ионные аккумуляторы довольно тяжелые — они могут составлять 35% веса электромобиля.
И здесь возникает проблема, потому что чем больше вес, тем выше его энергопотребление и, следовательно, меньше «электрический» запас хода.
Батарея будущего
Таким образом, задача номер два для автомобильной промышленности будущего — это более совершенные технологии хранения энергии. Литий-ионные батареи не идеальны. Было бы хорошо, если бы они жили дольше и были дешевле. Сегодня батареи составляют почти половину стоимости производства электромобиля.
Весь мир работает над улучшением аккумуляторов. Сегодня работоспособность аккумуляторов у «электриков» зависит в первую очередь от температуры их эксплуатации.
Лучше всего они выдерживают температуру от 15 до 35 градусов по Цельсию.
Это требует передовых технологий для защиты их от перегрева. Один, предлагаемый компанией Henkel под брендом Loctite, предназначен для быстрого и эффективного отвода тепла и в то же время для предотвращения чрезмерного охлаждения аккумулятора даже в сложных погодных условиях.
Кроме того, батареи должны быть очень плотными. Здесь снова пригодится Loctite с его герметизирующими покрытиями для корпусов и технологией вакуумной пропитки для противодействия микро пористости элементов управления аккумулятором.
Перспективное производство аккумуляторов в последние годы сосредоточено в основном на азиатских заводах. Поэтому, безусловно, хорошая новость, что первый европейский завод аккумуляторов LG Chem уже работает недалеко от Вроцлава.
Он поставляет аккумуляторы, в частности, таким гигантам автомобильной промышленности, как Daimler, Porsche и Audi. Bloomberg New Energy Finance (BNEF) в своем отчете по электромобилям за 2018 год оценивает, что в середине следующего десятилетия электромобили станут дешевле, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания, и к концу этого года электрические автобусы будут полностью доминировать в своем секторе. 2020.
Аналитики также прогнозируют, что в 2040 году электромобили будут составлять около 55 процентов мировых продаж.
Компьютер под капотом
Еще одна проблема для отрасли — это прогрессивная «оцифровка» автомобилей.
Согласно отчету «Переосмысление автомобильного программного обеспечения и архитектуры электроники», опубликованному McKinsey & Company в феврале 2018 года, в настоящее время на электронику приходится 10 процентов стоимости нашего авто. К 2030 году на него будет приходиться аж 30 процентов.
Сегодня новый электромобиль, покидающий завод, имеет под капотом более 80 различных электронных модулей. Они обрабатывают примерно 25 гигабайт данных в час.
Мультимедийный салон электромобиля будущего
Компьютерные технологии появились в автомобилях в конце 1980-х годов. Причиной тому стали более строгие нормы выбросов выхлопных газов в Европе и США: именно тогда были внедрены системы впрыска с компьютерным управлением и регулируемым каталитическим нейтрализатором.
Сегодня в 2021 году практически во всех электромобилях компьютер контролирует не только самые важные функции двигателя, но и безопасность (антипробуксовочную систему ASR, систему помощи при торможении, натяжители и ограничители усилия ремня), кондиционер, навигационную систему, круиз-контроль и многие другие вещи.
Эти устройства управления (так называемые ЭБУ) в автомобиле должны выдерживать очень неблагоприятные условия эксплуатации, к которым относятся сильные вибрации, влажность и температура от минус 40 до плюс 85 градусов.
Тем не менее, электронные системы обычно служат в течение всего срока службы автомобиля, то есть более 15 лет. Поломки в этот период случаются крайне редко: по данным Bosch, производители требуют от своих поставщиков, чтобы уровень брака не превышал 10 частей на миллион (частей на миллион).
Это означает, что из миллиона контроллеров за 15 лет эксплуатации может произойти максимум 9. И здесь появляется ноу-хау Henkel и уникальное решение — технология вакуумной пропитки электронных компонентов. Это позволяет герметизировать микро пористости и тем самым значительно увеличить надежность и срок службы электронных систем.
Кроме того, Henkel предлагает клеи для микропроцессоров, технологии пайки и технологии для защиты датчиков и датчиков от воздействия погодных условий.
Интернет в руле
Наши четыре колеса также становятся все более разговорчивыми от модели к модели, охотно общаясь с другими автомобилями, ремонтными мастерскими или парковочными местами. А мы, водители, дорожим своим мультимедиа.
Автомобильная промышленность вступает в период Интернет-революции, автомобили с доступом в Интернет, выводятся на рынок новыми производителями.
И речь идет не только о наших смартфонах, подключенных к радио через Android Auto, CarPlay или MirrorLink для использования интернет-сервисов. Стандартно в новых элитных электромобилях стоит заводской роутер.
Достаточно вставить в нее свою SIM-карту или приобрести подписку на передачу данных у дилера определенной марки, чтобы пользоваться мобильным Интернетом, доступным через Wi-Fi (такие решения предлагаются, в частности, BMW, Opel, Renault или Volvo).
Более того, онлайн-решения становятся эгалитарными. Мы все чаще находим их не только в дорогих автомобилях высокого класса, но и в гораздо более дешевых моделях, таких как Opel Corsa, Peugeot 208, Renault Mgane, Skoda Fabia или Toyota Auris. И за все меньшую и меньшую доплату.
Чем больше электронных устройств у нас в машине, тем больше растет количество всевозможных дисплеев и фотоаппаратов. По оценкам экспертов, в ближайшее время электромобили будут оснащены до 10 различными видеорегистраторами. Это также проблема для инженеров Henkel.
Например, специальные прозрачные клеи для дисплеев, которые склеивают отдельные слои экранов вместе, а также токопроводящие клеи для производства сенсорных экранов, которые не только повышают их стабильность и долговечность, но и влияют на качество изображения, оказываются несостоятельными и незаменимыми.
Одно можно сказать наверняка — автомобильная промышленность сегодня работает в сложных условиях, когда производители должны преследовать совершенно разные цели. Электромобили должны быть быстрыми, но безопасными, прочными, но нетоксичными, легкими, но с хорошими характеристиками. Это вызов только лучшим.
