Разработка этого нетрадиционного автомобиля четверть века назад не привела к блокбастеру продаж, но принесла много новых технологий.
- Команде General Motors, разработавшей новаторский электромобиль EV1, пришлось изобретать новые технологии, которые сейчас широко используются в электромобилях. Среди них: шины с низким сопротивлением качению, зажигание без ключа, тепловой насос для HVAC и рекуперативное торможение.
- Прототип Impact (точнее, концепт-кар), ставший основой для производственной программы, был представлен на автосалоне в Лос-Анджелесе в январе 1990 года. Автомобиль-рекордсмен 1994 года (на фото выше), также называемый Impact, использовал сильно модифицированный автомобиль разработки.
- Приключение закончилось печально,в 1999 году, когда производство было остановлено после того, как было построено всего несколько более 1000 автомобилей EV1.Вот внутренняя история процесса разработки.
В 1990-х годах команда, работавшая над электромобилем, который стал GM EV1, столкнулась со многими проблемами, в первую очередь из-за способов извлечения даже минимально полезного запаса хода. Автомобиль имел энергетический эквивалент примерно полгаллона газа, хранящегося в его 26 свинцово-кислотных силовых батареях, и эта проблема требовала переосмысления практически всего, что было в тогдашнем ультрасовременном автомобиле.
Электромобиль года
В то время как инженеры GM Electric Vehicles (позднее подразделение Advanced Technology Vehicles Div.) переосмысливали и заново изобретали практически каждый компонент и систему, наша команда Milford Proving Grounds тестировала и совершенствовала свою прекрасную работу в виде полноценного автомобиля. Каким-то образом мне удалось возглавить эту команду в качестве менеджера по тестированию и разработке транспортных средств, и я был благословлен выдающимися услугами ведущего инженера-разработчика Клайва Робертса (позаимствованного у Lotus, когда он принадлежал GM) и трех блестящих молодых инженеров по имени Марти Фридман, Гаррет Борегард. и Трэвис Швенке.
Список технологий, спроектированных, разработанных и запущенных в производство этой талантливой и неутомимой инженерной силой EV1, поистине впечатляет. На EV1 было много новинок в отрасли, и многие из них широко используются сегодня как в автомобилях с ДВС, так и в автомобилях EV. Среди наиболее значимых были: дизайн силовой электроники, упаковка и охлаждение, непосредственно связанные с современными электромобилями; электрогидравлический усилитель руля (EHPS), который вскоре привел к электроусилителю руля; тепловой насос HVAC («дедушка» сегодняшних систем); шины с низким сопротивлением качению; индуктивная зарядка (сейчас широко используется для телефонов, электрических зубных щеток и прочего); ветровое стекло с электрообогревом (практически невидимая встроенная проводка для предотвращения запотевания стекла); зажигание без ключа (в EV1 использовалась консольная клавиатура); электрические тормоза и стояночный тормоз; ускорение, торможение и выбор передачи по проводам; предварительное кондиционирование температуры кабины; датчик давления в шинах; рекуперативное торможение (включая переменную регенерацию накатом, которая была на наших ранних разработках, но только два заданных уровня, выбираемых кнопкой рычага переключения передач на серийных автомобилях EV1, из-за юридических проблем с активацией стоп-сигналов) и смешивание рекуперации и фрикционного тормоза; IGBT (заменяющий MOSFET) технологию силового инвертора, а также подшипники с низким коэффициентом трения, уплотнения и смазочные материалы.
Из архива
Наша умная команда по тестированию и разработке также разработала инновационные способы выполнения своей работы. Поскольку тесты на динамометрическом стенде — ускорение, движение по инерции и торможение по точному следу на экране компьютера от 100 % до нулевого уровня заряда — были долгими, утомительными и скучными, Гарретт и Трэвис разработали для них систему управления автомобилем. «У нас были электропривод и тормоз по проводам, поэтому в основном благодаря Трэвису мы справились с этой задачей», — вспоминает Гарретт. «Было странно стоять за стеной и смотреть, как машина делает свое дело, очень точно повторяя траекторию для повторяющихся тестов, и мы получили за это награду за исследования и разработки». Этакий ранний предшественник автономного вождения. . . но с машиной, привязанной к динамометрическому стенду.
Будучи новым членом команды, Гаррет живо помнит свою первую встречу, когда инженер «Чипс» Люн начал выступать на китайском языке. «Холодный пот! Я пропустил языковые требования?» он боялся. Затем главный инженер по силовым агрегатам Джон Берейса рассказал историю (на английском) о визите команды в Китай (поскольку праворульные EV1 предназначались для продажи там и в других странах по всему миру), а также историю о том, как китайский вице-премьер попал в прототип Impact, чтобы управлять им с помощью чипов. Только тогда этот VIP нервно признал, что никогда раньше не водил машину.
Иногда руководство исходило из потребности, замеченной наверху. «Один из наших инженеров пролил на консоль свой большой глоток, — вспоминает исполнительный директор программы Кен Бейкер, — из-за чего сгорели механические электронные переключатели механизма переключения передач. [Главный инженер программы] Джим Эллис затем заявил, что нам нужна конструкция, которая выдержит выброшенный на нее «Большой глоток», что привело к тесту «Большой глоток». Решением стала защитная мембрана на корпусе переключателя».
Первые диски
Осенью 1993 года, когда у GM были финансовые проблемы, а наша программа была официально «заморожена», мы провели серию брифингов и поездок для СМИ. Мы привозили на испытательный полигон по одной публикации за раз, подробно информировали их о каждом инженерном аспекте, а затем давали им возможность испытать автомобиль разработки шасси Clive Proof of Concept (POC) на увлекательном маршруте в город Милфорд, штат Мичиган, где мы перезарядили его. на вечер, которым руководил другой репортер, присоединившийся к нам на обед. Я также устроил каждому захватывающую поездку по горной трассе Proving Grounds, чтобы продемонстрировать удивительно компетентное управление автомобилем. Полученные статьи были весьма положительными. «Мы ездим на лучшем в мире электромобиле», — заявил Popular Science на обложке за январь 1994 года. «Мощный двигатель Impact от GM практичен, им весело управлять, и он представляет собой мастерский инженерный ход», — повторил он. Popular Mechanics. Даже журналы для энтузиастов (включая Автомобиль и водитель) были приятно удивлены. Позже мы узнали, что эти положительные отзывы помогли совету директоров GM принять решение о возобновлении программы в следующем году.
Главный инженер транспортного средства Майк Лидтке живо вспоминает день, когда он принимал участие в программе известного комика, ведущего ток-шоу и коллекционера автомобилей Джея Лено. Лено хотел знать об этом все, поэтому его подробно проинформировали и устроили демо-драйв автомобиля для разработки, который ему очень понравился. Тогда он решил, что отчаянно хочет купить первую. Но GM сказал ему: «Извините, никаких продаж, только аренда», что привело его в бешенство. Затем, после того как GM настойчиво отказалась продать ему первый серийный EV1 (который в то время еще назывался «Impact»), он пошутил в прямом эфире по поводу названия: что-то вроде «Crash-and-Burn уже занят?»
В теплую погоду (наши свинцово-кислотные батареи значительно теряли запас хода при низких температурах) я мог проехать на EV1 почти 60 миль домой от испытательного полигона и имел там зарядное оборудование на 240 вольт, чтобы вернуться на следующее утро. Одним жарким летним вечером я уехал в машине с ранней NiMH аккумуляторной батареей, и, поскольку NiMH, по сути, удвоил запас хода стандартной свинцово-кислотной, я чувствовал себя комфортно, отвлекаясь на ужин в Анн-Арборе. Но в ту ночь по дороге домой мне не хватило дистанции, и я едва преодолел последние несколько миль в мучительно медленном режиме «прихрамывающего дома» с выключенным светом. Это вызвало расследование, которое показало, что батареи NiMH теряют энергию (и запас хода) в горячем состоянии, и привело непосредственно к реинжинирингу аккумуляторного туннеля EV1, чтобы обеспечить воздушное охлаждение для дополнительных блоков NiMH модели 1999 года. Которые по этой причине не предлагались в Аризоне.
Достижение такой удивительно хорошей динамики на тонких шинах Michelin с низким сопротивлением качению 50 фунтов на квадратный дюйм было серьезной проблемой. «EV1 было сложно настроить, потому что аккумуляторная батарея располагала слишком большой массой в центре», — сообщает Клайв. «Первые автомобили были немного мягкими и плавными, вероятно, потому, что я слишком много внимания уделял пресловутому скачку на калифорнийской автостраде и позволял задней части слишком много вертикального движения, чтобы избежать ощущения рывка по волнам, тем самым ухудшая ощущение точности. У них также были задние амортизаторы большого диаметра с системой клапанов с использованием нескольких дисков, что давало огромный диапазон вариантов настройки, многие тысячи возможных комбинаций, так что вы могли сделать наилучшее предположение в конце доступного времени. А композит в алюминиево-композитных тягах задней оси был достаточно гибким, чтобы придать задней оси раздражающее ощущение пружинистости и неточности в некоторых динамических ситуациях. Мы не могли изменить ссылки, но смогли в некоторой степени компенсировать это. Более поздние автомобили перешли на более простой амортизатор меньшего размера с использованием подпружиненного клапана с большим, но конечным числом опций, и с этим и с лучшим пониманием они чувствовали себя более маневренными и безопасными.
PCH, Пайкс-Пик и Лагуна-Сека
Гарретт вспоминает нашу пресс-драйв в Лос-Анджелесе, где все EV1, прибывшие на мероприятие, совершили долгую и медленную поездку через Марина-дель-Рей и вниз по шоссе Тихоокеанского побережья в Малибу накануне, чтобы максимально увеличить свои датчики дальности полета. «Люди, должно быть, подумали, что инопланетяне приземлились, когда увидели этот караван неизвестных мармеладок», — смеется он. И в тот день группа полицейских ехала на EV1 в Милфорде. «Я катался на дробовике с несколькими людьми, которые никогда не водили электромобилей, кроме гольф-кара», — рассказывает он. «Один сказал, что ему нравится ускорение, и он хотел бы использовать его для охоты на торговцев наркотиками, потому что его тишина позволяла подъезжать к ним так, чтобы они не услышали».
После того, как автомобиль был запущен в производство, Клайв и Марти совершили разведывательную поездку на Пайкс-Пик, чтобы изучить возможность участия в соревнованиях по этой знаменитой горной дороге. Клайв сообщил, что если нам когда-либо придется садиться в машину, нам следует нанять водителя-специалиста. «Это не место для новичка!» Оба также вспоминают, что Клайв потерял обед по дороге вниз. «Я пытался отключить камеру на лобовом стекле до того, как меня охватила высотная болезнь», — смеется Марти.
И одним из моих приятных воспоминаний были быстрые поездки по гоночной трассе Laguna Seca в Монтерее, Калифорния (которую я хорошо знал) на EV1 для участников конференции TED (Технологии, развлечения и дизайн) 1997 года. Было очень весело демонстрировать их управляемость на горячих кругах, хотя для этого нам понадобилась пара машин, поскольку их батареи быстро разряжались на скоростях гоночной трассы.
Тестирование
В 1994 году Клайв Робертс в качестве ведущего инженера-разработчика привез прототип на овальную трассу для испытаний шин протяженностью 7.7 миль в Форт-Стоктоне, штат Техас. Электрический экспериментальный автомобиль Impact, который он пилотировал, показанный в начале этой истории, был искусно модифицирован и тщательно подготовлен, чтобы установить рекорд скорости электромобиля. У него была большая мощность, сверхвысокая передача, заниженная и усиленная подвеска, а также аэродинамические средства (в том числе длинный хвостовой обтекатель, сглаживающий след), которые снизили его коэффициент аэродинамического сопротивления (Cd) с 0.19 до поразительных 0.137.
Тем не менее, у него были штатные тормоза. «Это была прямолинейная деятельность, поэтому нам не нужна была дополнительная масса», — рассказывает Робертс. «Но мы покидали мерную милю где-то выше 190 миль в час, и не было много места, прежде чем нужно было свернуть в вираж, чтобы завершить круг. Автомобиль замедлялся примерно до 160 миль в час, прежде чем тормоза полностью отказали, и мне приходилось поворачивать и удерживать его на верхней полосе. Волнения добавляло отсутствие ограждения, просто много Техаса сверху. Когда мы вернули машину в Мичиган, мы обнаружили, что педаль тормоза сильно согнута!»
Процесс требовал двух пробегов через мерную милю в обоих направлениях в течение часа. «Мы проехали милю по главной прямой, — продолжает он, — затем провели серию пробных заездов, чтобы найти лучшую точку для старта и лучшую скорость входа на вираж. Мы могли бы сделать только один запуск, прежде чем заменить батарею. Скорость на входе в вираж находилась в диапазоне от 175 до 180 миль в час. Слишком медленная скорость даст недостаточно времени для разгона ловушки до максимальной скорости; слишком быстро будет тратить энергию на снижение скорости на повороте. И даже малейший подъем приведет к потере скорости от 2 до 3 миль в час».
Но 11 марта 1994 года Клайв и его первоклассная команда поддержки разогнали его до 183.822 миль в час, что является рекордом для «уличных» электромобилей, который (мы думаем) держался до 2016 года, когда его превзошел Corvette с батарейным питанием со скоростью 205.6. миль в час И достижению этого рекорда для (будущего) серийного электромобиля в значительной степени способствовало его новаторское сочетание легких компонентов, в том числе склеенная и заклепочная алюминиевая пространственная рама (с некоторыми композитными конструктивными элементами), алюминиевая передняя подвеска рычагов управления, литой алюминий. колеса и литой магниевый каркас сиденья и опора рулевой колонки. EV1997 производства 1 года, появившийся два года спустя, весил всего 2970 фунтов, из которых около 1200 фунтов приходилось на его 16.5-киловаттный блок из 27 усовершенствованных свинцово-кислотных аккумуляторов (26 двигателей, один для аксессуаров).
Трудно сравнивать энергопотребление тогда и сейчас, поскольку процесс измерения изменился, но Марти (который отвечал за повышение эффективности, а также NVH) вспоминает, что наши автомобили PreView Drive 1994 года в среднем разгонялись примерно до 5.6 миль/кВтч. Это сопоставимо с 4.5 милями/кВтч для Tesla Model 3 Long Range и 4.0 для Chevy Bolt сегодня, согласно их совокупным показателям дальности EPA, и ближе к двум милям/кВтч для электромобилей для больших грузовиков, которые скоро появятся. Этот EV97 99–1 годов, хотя и провалился на рынке из-за высокой стоимости, малого запаса хода и всего двух мест, был настоящим технологическим триумфом.
Этот контент импортируется из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
