10 neizbēgamas iezīmes nākotnes automobiļos  (39)

Tajā pašā laikā benzīna un dīzeļa dzinēji nav izmiruši. Kalifornija spērusi vēl vienu ievērojamu soli pretim ūdeņraža dzinējiem un gatavojas inovācijām, kas nākotnē varētu mainīt pasauli. Par nākotnes automobiļa iezīmēm speciālreportāžu sagatavojis WhatCar.lv.

1G parādījās 90. gadu sākumā, 2G nodrošināja īsziņu sūtīšanas iespēju, 3G deva piekļuvi internetam, un 4G padarīja to ātrāku. Tāpēc nav grūti paredzēt, kas sagaidāms no piektās paaudzes (5G) tīkla.

Autoražotāji čakli strādā, lai izmantotu ātrākā tīkla iespējas (piemēram, 5G nepieciešamais tehniskais nodrošinājums jau iekļauts "Volkswagen" jaunajā MOB elektroauto platformā). To pašu dara arī piegādātāji, piemēram, "Harman" izstrādā tehnoloģiju, kas informāciju no transportlīdzekļa ļautu nodot viedo pilsētu komandcentriem (Smart City Command Centre), kas savienoti ar glābšanas un citiem dienestiem.

"Harman" vēl strādā pie tādām tehnoloģijām kā "Traffic Light Optimised Speed Advisory", kas palīdzētu izvēlēties atbilstīgu ātrumu, lai izvairītos no stāvēšanas pie luksofora sarkanās gaismas, kā arī "Signal Violation and Advance Signage Assistance", kas brīdinātu par potenciālu pārkāpumu vai īslaicīgiem ceļa remontdarbiem. "Harman" paredz, ka arī izklaides sistēmas spers soli uz priekšu, piedāvājot video straumēšanu pasažieriem aizmugures sēdeklī, kā arī tiešsaistes videospēles.

Izpētes firma "Gartner" uzskata, ka šādu savienoto auto skaits līdz 2020. gadam varētu sasniegt 60 miljonus un pieaugt līdz pat 220 miljoniem vēl nākamajos četros gados. 5G nodrošinās 1 Gb/s joslas platumu, kam ir 1000 reižu lielāka kapacitāte nekā 4G. Tas arī būs ātrāks – aptuveni 70 Gb/s.

Riepu ražotāji brīžiem nāk klajā ar pavisam trakiem konceptiem, taču ir kāda ideja, kas industrijai jau labu laiku neliek mieru – viedās riepas, kas spētu paziņot par savu stāvokli un nodilumu.

"Falken" prezentējuši viedo riepu, kuras nosaukums ir – jūs uzminējāt – "Smart Tire". Tās protektors veidots no LFR (Liquid Farnesene Rubber) gumijas, kas riepai ļauj ilgāk saglabāt efektivitāti. Ražotājs apgalvo, ka veiktspēja slapjos apstākļos būs nemainīga līdz pat 19 000 km, savukārt nodilumizturība uzlabota par 51%. Turklāt aktīvā protektora (Active Tread) tehnoloģija sajūt ceļa apstākļus un spēj noteikt mitrumu un zemas temperatūras, lai pielāgotu protektoru attiecīgajai situācijai.

"Goodyear" inteliģento riepu prototips, kas tika prezentēts 2017. gadā, autoparku vadītājiem spēj nodot informāciju par nodilumu, temperatūru un spiedienu. Plašāks lietojums varētu būt savienojumā ar autonomo transportlīdzekļu sistēmām, reāllaikā informējot par saķeres līmeni.

Arī "Continental" eksperimentē ar viedajām riepām un iestrādātajiem sensoriem. Vadītāji bieži vien par zemu novērtē riepu nozīmi, un jaunās tehnoloģijas palielinās saķeri, samazinās dilšanu un uzlabos drošību.

Minhenes Tehniskās universitātes studenti ir izstrādājuši jaunu un atjautīgu laboratorijas testu procedūru, kas varētu padarīt elektroauto litija jonu bateriju uzlādi krietni ātrāku.

Litija jonu baterijas paredzētas lēnai uzlādei, un tās var tikt sabojātas, ja tiek lādētas pārāk ātri vai ilgi. Šāds efekts ir litija dēļ, kas pārklāj grafīta anodus katrā baterijas šūnā. Atkārtoti veicot pārāk ātras uzlādes, pārklājums palielinās, tādējādi samazinot baterijas ietilpību un līdz ar to veicamo attālumu. Tāpēc publiski pieejamie lādētāji strādā ar lielu jaudu tikai, kamēr baterija tiek uzlādēta līdz 80% un pēc tam uzlādes ātrums tiek samazināts.

Nav iespējams izpētīt atsevišķu šūnu, kamēr tā iesprostota metāla apvalkā, tāpēc Minhenes komanda radījusi stiklu, kas pilda tieši tādu pašu funkciju. Izmantojot elektronu paramagnētiskās rezonanses (EPR) spektroskopiju, zinātnieki var rūpīgi novērot pārklājuma palielināšanās procesu.

Pirms šīs tehnoloģijas nebija pieejams neviens analītisks veids šā procesa noteikšanai reāllaikā. Pastāv cerība, ka būs iespējams precīzi noteikt pārklāšanās sākumu un samazināt ierobežojumus, kas nepieciešami bateriju aizsargāšanai ātras lādēšanas laikā. Līdz ar to mēs varētu iegūt baterijas, kuras varēs pilnībā uzlādēt daudz ātrāk, nekā tas iespējams pašlaik.

Autonomajai avārijas bremzēšanas sistēmai AEB (Autonomous Emergency Braking), kas ir daļa no vadītāja atbalsta sistēmu (Advanced Driver Assistance System jeb ADAS) kopuma, jātiek galā ar neiedomājamu daudzumu situāciju. Taču patiesībā ir nereāli izspēlēt vai pat iedomāties katru iespējamo scenāriju. Un tam arī nav laika. "Ansible Motion", kuru augsta līmeņa simulatorus izmanto vairāki lielie autoražotāji, lēš, ka ar ierastajām metodēm tas varētu prasīt simt gadu.
Taču jaunākie simulatori atvieglo šo problēmu, analizējot milzīgu skaitu iespējamo scenāriju ļoti īsā laikā – burtiski gaismas ātrumā, 100 gadu darbu iespiežot dažos mēnešos.

Skrējienā pēc ilgtspējīgām iekšdedzes dzinēju alternatīvām ar baterijām darbināmie elektroauto izcīnījuši vietu priekšgalā. Tas bija paredzams: bateriju uzlāde ir visiem saprotama, un elektrības infrastruktūra jau pastāv.
Taču ūdeņraža degvielas šūnu transportlīdzekļi (FCEV), kas zaudējuši savu pozīciju jau kopš tūkstošgades mijas, varētu piedzīvot atgriešanos. 2017. gadā ietekmīgā Kalifornijas Degvielas šūnu partnerība (CaFCP) publicēja savu vīziju par 2030. gadu.
Plānots, ka līdz tam uz ceļiem būs miljons FCEV spēkratu, kurus apkalpos 1000 stratēģiski izvietotas ūdeņraža uzpildes stacijas. Turklāt degvielas šūnu dzinēji ir ideāli piemēroti smagajam transportam (32 tonnu smaga kravas auto darbināšana ar baterijām nav tas efektīvākais risinājums).
CaFCP apgalvo, ka šā plāna dēļ fosilās degvielas patēriņš saruks par 263 miljoniem litru. Attiecīgi NOx izmešu daudzums samazinātos par 3,9 miljoniem tonnu. Prognoze balstīta uz pašreizējās atjaunojamās enerģijas sadalījumu (33% ūdeņraža iegūts no atjaunojamiem resursiem), un sagaidāms, ka siltumnīcas efekta gāzu daudzums samazināsies par 2,7 miljoniem tonnu.

Šis plāns tiek atbalstīts caur likumdošanu. 2018. gada janvārī izpildrīkojums štata institūcijām un privātajam sektoram noteica sadarboties ar kopīgu mērķi, kas paredz, ka līdz 2030. gadam pa Kalifornijas ceļiem pārvietosies pieci miljoni nulles emisiju transportlīdzekļu. Tajā arī norādīts, ka līdz 2025. gadam esošo 35 ūdeņraža uzpildes staciju skaits štatā tiks palielināts līdz 200 stacijām.

Ūdeņraža degvielas daudzumu mēra pēc svara, un 1,2 kg sevī ietver aptuveni tikpat daudz enerģijas kā gandrīz četri litri benzīna. Ūdeņraža degvielas šūnas ir divreiz efektīvākas par iekšdedzes dzinējiem, tāpēc tieši salīdzinājumi nebūs atbilstīgi. ASV Vides aizsardzības aģentūras risinājums ir proporcionāli pielīdzināt ūdeņraža patēriņu benzīna patēriņam.

2017. gada "Honda Clarity" benzīnam pielīdzinātais patēriņš ir 3,53 l/100 km. CaFCP sagaida, ka ūdeņraža cena no 14 eiro kilogramā līdz 2025. gadam varētu sarukt uz pusi. Tādā gadījumā "Honda Clarity" degvielas izmaksas varētu pielīdzināt, piemēram, 5. sērijas BMW ar iekšdedzes dzinēju.

Šajā projektā "Ricardo Strategic Consulting" vadības konsultāciju birojs rūpīgi izpētījuši ūdeņraža uzpildes izmaksas, nonākot pie secinājuma, ka reģionā, kā Kalifornija, kur cilvēki arvien vairāk izmanto FCEV transportlīdzekļus, ūdeņraža degvielas cenas līdz 2030. gadam dramatiski kritīsies.

Patlaban Kalifornijā darbojas 35 ūdeņraža uzpildes stacijas, kas apkalpo aptuveni 5000 transportlīdzekļu. Attiecīgi tās darbojas tikai ar 50% noslodzi, kas nozīmē, ka šādu staciju būvēšana un uzturēšana nav izdevīga, sadārdzinot arī pašu ūdeņraža degvielu.

Ja pieņemam, ka jāapkalpo miljons ūdeņraža transportlīdzekļu, 5000 uzpildes staciju strādātu jau ar 90% noslodzi, un palielinātais pieprasījums, kā arī uzlabotais uzpildes staciju tīkls varētu būt par pamatu ūdeņraža cenas kritumam Kalifornijā līdz 2,80 eiro kilogramā. FCEV priekšrocības ir tādas, ka vienīgie izmeši no izpūtēja ir ūdens un karstums, degvielas uzpilde ir tikpat vienkārša kā parastam auto un aizņem aptuveni tikpat ilgu laiku, un pēc uzpildes var nobraukt līdzīgu attālumu. Vēsture rāda – Kalifornijas nostāja automašīnu un vides jautājumā (svinu saturoša benzīna aizliegšana un katalizatoru ieviešana) parasti atbalsojas visā pasaulē, tāpēc ir vērts pasekot līdzi notikumu attīstībai.

Tā vietā, lai automobilim uzspraustu citu emblēmu un pārdotu kā kaut ko īpašu, tagad bezmaz vai katram auto ar iekšdedzes dzinēju jākļūst par hibrīdu.
Un tas sāk notikt – katrs 2019. gada "Range Rover Evoque" modelis ar automātisko pārnesumkārbu, piemēram, ir kļuvis par daļēju 48V hibrīdu jeb MHEV (mild-hybrid electric vehicle).
Pilnvērtīgi (tajā skaitā "plug-in") hibrīdauto ir daudz dārgāki, jo elektropiedziņa integrēta dzinējā un transmisijā, kas palielina gan izmaksas, gan svaru. Šāds risinājums ļauj nelielus attālumus veikt tikai ar elektromotoru, taču tas ne vienmēr nozīmē, ka patērētājam ir iespēja braukt ar auto, kas spēj atgūt un atkārtoti izmantot enerģiju. Taču 48V tehnoloģija to visu mainīs, un izmaiņas tuvojas strauji.
Uzstādot pamatīgāku starteri-ģeneratoru ar siksnas piedziņu (Belt integrated Starter Generator jeb BiSG), parasts auto tiek pārvērsts par MHEV. MHEV transportlīdzekļi aprīkoti ar nelielu 48V bateriju, kas darbina BiSG un arī tiek no tā uzlādēta. Esošā 12V sistēma darbojas paralēli, lai nodrošinātu 12V aprīkojuma darbību.

Tomēr ir paredzams, ka drīzumā parādīsies arī atbilstīgs 48V aprīkojums, piemēram, ultraātra logu apsilde. MHEV komponenti, piemēram, 48V baterijas un starteri-ģeneratori, nu jau ir brīvi pieejami tirdzniecībā. Tāpēc esiet gatavi, ka krietni savairosies tādi MHEV kā "Evoque", jo cenas krīt, un arī lētāki auto varēs tikt pie šīs tehnoloģijas.

Drīzumā katru jauno auto ar iekšdedzes dzinēju nāksies elektrificēt. Par 48V sistēmām runas klīdušas jau sen, un beidzot tās sāk ieviest standartaprīkojumā.

"What Car?" žurnālistiem ir privilēģija izmēģināt daudz fantastisku prototipu krietni pirms to ražošanas uzsākšanas, un vairākos gadījumos nepieciešamas izmaiņas likumā, lai tie var nonākt pārdošanā.
Viens piemērs ir attālinātā automašīnas novietošanas sistēma, kas ļauj noparkot auto, nesēžot pie stūres. 5. un 7. sērijas BMW ir šāda tehnoloģija, taču 2018. gadā Lielbritānijā tika grozīts likums, lai atļautu šīs funkcijas izmantot uz koplietošanas ceļiem. Šis likums ieguvis plašāku nozīmi, jo parāda, ka likumdevēji ir ieinteresēti pēc iespējas ātrāk nojaukt likuma barjeras par labu autonomajiem transportlīdzekļiem.

Pašreiz varbūt tā nešķiet, tomēr paies vēl ilgs laiks, līdz mēs pavisam atvadīsimies no iekšdedzes dzinējiem, lai gan atmosfēriskos dzinējus jau pārsvarā aizvieto mazāka tilpuma turbomotori.
Iekšdedzes dzinēju problēma ir tāda, ka tie nav efektīvi, jo tikai trešdaļa no enerģijas, ko iegūstam no benzīna vai dīzeļdegvielas, tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā. Dzinēju tilpuma samazināšana un turbokompresoru uzstādīšana palīdz uzlabot efektivitāti, un teiciens, ka divu litru tilpums paredzēts tikai sulas pakām, vairs nav atbilstīgs. Tāpēc auto entuziastiem jāizbauda atmosfēriskie V8 un V10 dzinēji, kamēr vēl var, jo drīz tādas iespējas vairs nebūs.
Mazie iekšdedzes turbodzinēji gan nekur nepazudīs, jo līdzvērtīgs aizvietotājs tiem vēl nav atrasts. Dzinēji kļuvuši ārkārtīgi izsmalcināti: elektrohidrauliska vārstu vadība, maināms sadales vārpstu stāvoklis, mainīgas ģeometrijas dubultie turbokompresori, integrēti izplūdes kolektori, gudri eļļas sūkņi, kas samazina jaudas zudumus dzinējā, gudra akumulatoru uzlāde, izmantojot ģeneratoru, tikai palēninot ātrumu, gudri ūdenssūkņi un dzesēšanas sistēmas, kas uzlabo termālo efektivitāti. Un, protams, tiešā benzīna iesmidzināšana.
Dīzeļdzinēji pakļauti vislielākajam sabiedrības spiedienam, neraugoties uz to, ka izmešu mērījumi saskaņā ar WLTP procedūru beidzot sniedz patiesāku informāciju par benzīna un dīzeļa dzinēju izplūdes gāzēm. Tuvāka izpēte parāda, ka jaunie dīzeļdzinēji ir videi draudzīgāki par dažiem vecākiem benzīna dzinējiem. Patlaban ir grūti iztēloties, kā lielizmēra SUV izdzīvotu bez dīzeļdzinējiem, jo ātros braucienos pa lielceļu hibrīdi nav pārāk efektīvi. Dīzeļdzinēju nākotne ir vēl viens uzmanības vērts temats.

Bet kādēļ lai mums interesētu, kas atrodas zem virsbūves? Modulāras platformas un arhitektūra reizēm tiek uzskatīta par tādu kā halturēšanu, liekot visiem auto izskatīties un braukt vienādi. Patiesībā tas ir daudz labāks veids, kā projektēt un būvēt labus, uzticamus automobiļus, katru reizi nesākot no nulles.

Modulārās platformas ir uz palikšanu, jo tās nodrošina konstrukciju un ražošanas daudzpusību, un labumu no tā gūst gan autoražotāji, gan patērētāji, kas beigās iegūst labāku produktu.

Ironiski, ka tehnoloģija, kas radīta, lai vienkāršotu podziņu spaidīšanu panelī, tomēr padara to sarežģītāku. Šķiet, tā ir kopīga iezīme skārienekrāniem, kas pārņēmuši autoindustriju.
Līdz šim podziņas bija burtiski izkaisītas automašīnu salonos, jo tika ieviestas arvien jaunas un jaunas funkcijas. Parādoties viedtālruņiem, kas krietni izmainīja mūsu dzīvesveidu, dizaineriem šķita, ka nu podziņu jautājumam rasts risinājums.

Bet skārienekrānu galvenā problēma ir tāda, ka tie vēl nenodrošina haptisku atbildes reakciju. Nav iespējams sajust, kam tu pieskaries, un tas liek vadītājiem novērsties no ceļa. Pogas vismaz var sataustīt: lielisks dizaina piemērs ir slēdži "Hyundai Nexo" degvielas šūnu elektroauto – lielajām pogām ir ievērojami atšķirīgas formas, lai varētu ātri sajust, kam pieskaraties.

Tomēr ražotāji vēl neatmet ar roku skārienekrāniem. Tādi tehnoloģiju piegādātāji kā "Continental AG" un "Bosch" nākuši klajā ar jauniem risinājumiem. "Continental 3D Haptic" skārienekrāna konceptam ir ar reljefu izceltas palīglīnijas, kas palīdz orientēties uz ekrāna, un tas sniedz mehānisku atbildes reakciju pulsa vai vibrācijas veidā.

Citi iet soli tālāk, izmantojot paplašināto realitāti (virtuālā realitāte reālās pasaules vidē). "Volkswagen" demonstrējuši 3D paplašinātās realitātes sistēmu, kas "ID Vizzion" konceptauto apvieno hologrāfisku izvēlni ar žestu vadību. Tam nepieciešamas 3D brilles, tomēr sava veida paplašinātā realitāte ir ieplānota ID elektroauto klāstam, kas balstīti uz jaunās MEB platformas.

"Mercedes-Benz" A-Klase jau ir aprīkota ar nedaudz vienkāršāku paplašinātās realitātes sistēmu, kas izstrādāta sadarbībā ar "Harman". Tā attēlu no ārējām kamerām pārnes uz navigācijas sistēmu, lai uzlabotu redzamību. Kā piemēru var minēt luksofora attēlošanu instrumentu paneļa displejā, ja esat piebraukuši tam pārāk tuvu un tas ir ārpus redzesloka. Vēl viens piemērs ir māju numuru attēlošana navigācijas ielas skatā, lai vadītājs varētu atrast nepieciešamo ēku, nenovēršoties no ceļa.