Электрички на дорогах, или немного про современное автомобилестроение
Сегодня по городским дорогам бегает множество автомобильных марок, а то время когда 3х летний ребенок угадывал логотипы и спрашивал «это автомобиль или жигули» давно прошло. Все больше появляется автомобилей электрических.
Откуда взялось такое разнообразие?
Современный автомобиль — это архитектура, набор требований, система верификации, система контроля качества и так далее (см APQP, ISO 26262, ISO 21434 и т.п.). Кто там делает конкретную батарейку или коробку передач - дело десятое. Из-за того, что автопром жестко регулируется и кроме решения чисто инженерных задач, конструкторам нужно удовлетворять требованиям безопасности и экологии, многие, даже очень маститые производители (OEM), предпочитают заказывать ключевые агрегаты у партнеров, а не делать их самим.
Одна и та же машина может быть сделана с совершенно разным инженерным дизайном. Например, модная фишка "при включении поворотников показываем на инструментальном кластере картинку с камеры в зеркале" можно реализовать как "подключаем весь инструментальный кластер по ethernet", а можно как "делаем два экрана - один подключен по CAN и умеет становиться прозрачным, другой подключен по ethernet и показывает камеру". Первое решение не проходит по безопасности, второе сильно дороже.
Инженерная команда OEM постоянно ищет баланс между стоимостью, функционалом и безопасностью.
Электромобиль существенно проще, чем автомобиль с ДВС, особенно в серийном производстве. Например, самая простая система полного привода - насос, клапан и погружное сцепление, требует расчета крутящих моментов, времени подключения и т. п. и в итоге сложного и высокоточного производства. Также он требует механической части, передающей крутящий момент с основного двигателя на заднюю ось. В электрической машине полный привод — это просто еще один типовой мотор на задней оси.
Именно поэтому Китай, который может себе позволить выгнать на полигон 300 автомобилей и потом, по результатам тестирования переделать до 30%, взорвался новогодней ёлкой различных брендов. Но тем не менее осознание необходимости правильных процессов приходит и к китайцам, поэтому качество китайских решений увеличивается год от году.
Российские автомобили идут по пути молодых китайских брендов: создают собственный инженерный и бизнес дизайн, дальше сотрудничают с поставщиками из разных стран (в том числе и российскими), используя готовые или заказывая разработку компонентов.
Изначально Тесла (VW group, MB) и китайские машины были устроены совершенно по-разному. Если очень и очень грубо, Тесла начиналась как уменьшенная электричка (asynchronous induction motor) китайские же автомобили — это выросшие мопеды (synchronous permanent magnet motor). С совершенно разными требованиями к охлаждению и всему остальному. Но сейчас технологии активно перемешиваются и дополняют друг друга – например, Тесла использует SPMM на задней оси. Что ведет к дальнейшему удешевлению электромобилей.
Технологическое упрощение настолько значительно, что классические автомобили с ДВС неизбежно будут вытеснены автомобилями с электродвигателями. Но вот что именно будет снабжать эти двигатели электричеством пока неизвестно.
У сегодняшнего, батарейного, решения есть множество проблем – от затрат на переработку отработанных батарей, до необходимости находить мощности и место под зарядные посты в городах. Решения у этих проблем нет, поэтому если не изобретут какие-либо радикально новые батареи, то будущее останется за водородными топливными элементами или чем-то подобным.
Также пока сомнительны перспективы автопилотов. Несмотря на то, что помощник водителя (ADAS), который позволяет убрать с руля руки (L2) или даже отвлечься на кофе и бутерброды (L3) уже реальность и обязательный атрибут автомобилей ближайшего будущего, основанный на ИИ автопилот пока остается в стадии дорогих экспериментов. Производители не могут доказать, что автопилот никого не убьёт если датчики забьются грязью, или, что хаккеры не смогут взломать автопилот и направит автомобиль в толпу прохожих. На мой взгляд, появление полноценного автопилота – вопрос не близкий и во многом зависящий от поддержки автопилота инфраструктурой (умные светофоры, отбойники на остановках и т.п), которая позволит повысить надежность и предсказуемость автоматических автомобилей.