B - Електромагнітна підвіска Bose
Марка Bose нагадує про "музику" hi-end; класне стерео і таке інше. А як вам електромагнітна підвіска автомобіля – під тим самим брендом?
Окрім жартів; д-р Amar Bose – великий спеціаліст та новатор, і працює не лише над удосконаленням аудіо-систем. Його професійний інтерес вже давно (з чверть століття тому) привабила автомобільна техніка – насамперед ходова. З властивим йому нестандартним підходом він кинув на пристрій підвіски, як то кажуть, свіжий погляд – і побачив, як треба робити.
Занадто багато в підвісці сучасного легковика різноманітних деталей. Не кажучи вже про спрямовуючий апарат (важелі та шарніри), - пружні елементи, амортизатори, поперечні стабілізатори ... На думку д-ра Bose, настав час зібрати все в єдиний вузол, - що він і зробив.
В основі нової підвіски - лінійний електродвигун. Адже е-мотори роблять не лише на обертальний рух, а й на поступальний – для обробних верстатів з ЧПУ, для перспективних залізничних поїздів на е-магнітній «подушці». Загалом нічого особливого; прикол у додатку лінійного е-двигуна (ЛЕ) до автомобільного шасі. І вийшло неслабко. Пристрій лінійної електромашини: мотор, а коли треба, - альтернатор. Тобто і пружний елемент, і амортизатор в одній упаковці
Потужний ЛЕ вдало вписується на місце телескопічного амортизатора і замінює собою його, і пружину, і поперечний стабілізатор. Під контролем ЦПУ на е-двигун подається напруга, і на його штоку виникає зусилля, що виштовхує. Скажімо, 375 кг; на 4-х штоках – 1500 кг; тобто, вага легковика «гольф»-класу з нормальним навантаженням [Без так званих безпружинних частин підвіски, які для"гольф"-класу всяко тягнуть на 150 кг.]. Зрозуміло, що ЛЕ підтримують задану висоту шасі незалежно від навантаження. Як із нормальною (гідро)пневматичною підвіскою; так звана статична компенсація. Передня підвіска McPherson з електромагнітними стійками Bose. Масивні ЛЕ…
Крім того, швидкодіючі ЛЕ беруть на себе і динамічну компенсацію: обмежують бічний крен автомобіля [Поперечні стабілізатори відпадають – через непотрібність.], а також усувають поздовжні «клювання» при розгоні та гальмуванні. Вони здатні спрацьовувати хоч 100 разів на секунду - тільки подавай напругу на обмотки статора. А ЦПУ контролює кожен із 4-х ЛЕ індивідуально, і тут відкриваються дивовижні можливості. Наприклад, гра кутовий жорсткістю передньої та задньої підвіски – за роздільністю. Скажімо, при вході у віраж ЛЕ запитуються так, що машина спирається переважно на зовнішнє заднє колесо – і набуває легкої надмірної повертаності. Охоче зарулюємо в поворот і упор м'яко переноситься на зовнішнє переднє колесо. Виходимо з віражу з трохи недостатньою обертальністю. Або ще якось; питання налаштування "софту".
Особливо цінно, що ЛЕ не тільки беруть на себе функції пружних елементів підвіски, але й гасять, демпфують коливання. Начебто повернення, – але на скільки іншому рівні техніки!]. Тобто працюють (під контролем того ж ЦПУ) як амортизатори – лише електричні. При ході колеса на нерівностях ЛЕ діє вже не як е-двигун, а в ролі лінійного альтернатора: поглинає кінетичну енергію, перетворює її на електричну - і закачує бортову е-мережу.
Зовсімінший принцип гасіння коливань: замість розсіювання їх енергії в атмосфері через гідроамортизатори, що сильно гріються - рекуперування її і запасання (в акумуляторах). Причому ЦПУ може блискавично змінювати характеристики е-амортизаторів – кожного окремо та всіх 4-х разом. Досягається фантастична плавність ходу на покриттях різної якості – при чудовому триманні дороги та керованості автомобіля. Тут на передній план виступає програмне забезпечення ЦПУ: ступенів свободи безліч, можливості неозорі, але щоб взяти хоч частину їх, потрібно тонко налаштовувати електроніку, що управляє. Схема системи Bose «квадро»
Щось на зразок пружинно-гідравлічної системи ABC (Active Body Control – активне регулювання підвіски) у седанів Mercedes S-класу – тільки швидкодія незрівнянно вища і можливості керування ще багатшими. І практично повна інтеграція у 4 ЛЕ – з проводами високої напруги (і великих амперів), що ведуть до них.
Але на відміну від ABC, підвіска Bose по-своєму вирішує болісне питання про відбір потужності. Справа в тому, що мерседесівська система працює під високим гідравлічним тиском (близько 150 бар), що підтримується гідронасосом, що відбирає від двигуна чималу потужність. Помітний перевитрата пального – зрештою на обігрів атмосфери. ЛЕ вимагають приблизно такої ж (електричної) потужності [Баланс приблизно такий: у високоактивному режимі 4 ЛЕ витрачають загалом 20-25 кВт потужності. Чимало; але вони і повертають до мережі (рекуперація) 16-20 кВт. У будь-якому випадку потрібен потужний альтернатор з приводом від валу двигуна – і ємна батарея.], проте електропружні елементи/амортизатори не розсіюють енергію марно, а щоразу рекуперують її – повертають назад до бортової мережі. Уявіть ситуацію: вітеррозгойдує машину на стоянці, а ЛЕ тим самим виробляють е-енергію та заряджають батареї… Вітроелектростанція.
Щоправда, ЛЕ витрачають е-енергію навіть тоді, коли машина нерухома. Просто тому, що потрібно тримати її вагу [Навпаки, пружинно-гідравлічна ABC не витрачає енергію, поки машина нерухома. Гідроопори пружин блокуються клапанами, і висота пружних елементів фіксується як стопором. З іншого боку, ABC практично не здатна рекуперувати витрачену енергію і за динамічної компенсації інтенсивно обігріває атмосферу.]; Іншими словами, е-магнітні пружні елементи виправдані, тільки якщо підвіска дійсно «активна» і весь час працює в режимі динамічної компенсації. Тоді е-енергія витрачається на стабілізацію шасі - і відразу повертається назад, рекуперується при гасенні коливань підвіски. А ось пружинно-гідравлічна ABC краще підходить для «пасивної», статичної компенсації (оскільки рекуперування в гідросистемі важко організувати) – при змінах навантаження. У кожному окремому випадку своє рішення.
Д-р Bose – професійний математик, і чверть століття тому він розпочав роботу із створення комп'ютерних моделей автомобільної підвіски. А тепер випробування проходить цілком реальний Lexus LS400, оснащений е-магнітною "квадро"-підвіскою. Замість телескопічних амортизаторів – ЛЕ; у парі з ними як допоміжні пружні елементи працюють торсіони. Вони приймають на себе вагу порожнього автомобіля, щоб не витрачати даремно е-енергію на підтримку шасі в статиці. А щоб «лекс» не лягав (як «ситроєни» з гідропневматикою) після тривалої стоянки на дорогу. Тут чимало різного роду технічних (і електротехнічних) тонкощів, проте сіль – у 4-х ЛЕ та швидкодіючому ЦПУ з відповідним програмнимзабезпеченням. Роботи попереду ще багато, але вже зараз д-р Bose показує вражаючі результати. Під переднім крилом «лекса» LS400
Два LS400 – у «штатному» виконанні та модифікований з підвіскою Bose – пліч-о-пліч на швидкості виконували стандартний маневр подвійної «переставки» по нерівній дорозі. [Для "квадро"-підвіски неважко задати і зворотний крен у віражах - як у мотоциклів; питання налаштування "софту". Тоді планка тримання дороги та керованості піднімається на нову висоту.] і «клювань» – за контрастом з машиною на заводській підвісці. Тут же LS400 з ЛЕ підлетів до трампліну посеред демонстраційного майданчика і витончено виконав стрибок з м'яким приземленням. Водій вийшов і вклонився присутнім, «лекс» поруч із ним також зробив реверанс. Публіка аплодувала.
За словами професійних «драйверів», електромагнітна підвіска дає впевненість у повному контролі над автомобілем. А коли тест-машина котиться нерівною дорогою, активне придушення різких поштовхів і вібрацій помітно підвищує плавність ходу. Загалом, LS400 з е-магнітною підвіскою Bose гармонійно поєднує різноманітні якості: плавність ходу, яка перевершує стандарти легковиків люкс-класу. І стабільність шасі на швидкостях, характерна для спортивно-перегонових «табуреток». У віражі: «штатний» LS400 і з підвіскою Bose
Вражає, наскільки органічно підвіска Bose вписується в образ перспективного автомобіля з потужною бортовою електромережею – на тягових е-акумуляторах або водневих паливних елементах. Йому належить найближче майбутнє, – і д-р Bose безпомилково потрапляє у провідні тенденції. Щоправда, обійдеться стерео-підвіска недешево і спочатку її отримають лише найдорожчі та претензійні моделі. І електростартервперше з'явився колись на недешевому «кадилаку» і здавався кричущою розкішшю. А тепер покупець «хетчбека» Golf-класу сприймає відсутність клімат-контролю та електросклопідйомників («по колу»!) як образу. Все відносно, як навчав нас великий Ейнштейн.