Электроприводный Macan готов к выезду на дороги: после первых тестов на полигоне научно-исследовательского центра Porsche в Вайссахе основательно замаскированные прототипы следующего поколения компактного SUV впервые покидают заводскую территорию.
«Начинаются испытания в реальной среде, и они являются одним из важнейших этапов в процессе разработки автомобиля», – говорит Михаэль Штайнер, член правления Porsche AG, ответственный за исследования и разработки. До выхода на рынок электроприводного Macan в 2023 году прототипы преодолеют около трех миллионов тестовых километров в различных уголках мира и в самых разных погодных условиях. При этом в их конструкцию уже заложен опыт бесчисленных тестовых километров, пройденных в виртуальном пространстве.
Dr. Michael Steiner, Member of the Executive Board, Research and Development, at Porsche AG, in front of two camouflaged prototypes of the all-electric Macan.
Компьютерное конструирование и тестирование не только экономят время и средства, но и обеспечивают сбережение ресурсов и, следовательно, соответствуют принципам устойчивого развития. Вместо реальных автомобилей инженеры используют цифровые прототипы – компьютерные модели, которые с высокой точностью воспроизводят характеристики, системы и агрегаты автомобиля. Существует 20 цифровых прототипов для проведения тестов в различных категориях – аэродинамика, управление энергопотреблением, эргономика или акустика. «Мы регулярно сводим воедино данные разных производственных отделов и создаем как можно более подробный виртуальный автомобиль», – рассказывает д-р Андреас Хубер, руководитель отдела цифровых прототипов в компании Porsche. Это позволяет быстро обнаружить и устранить незамеченные ранее конструктивные противоречия.
A digital prototype from aerodynamics development – here using the example of the current Macan.
Среди первых инженеров, работающих с цифровым прототипом – специалисты по аэродинамике. «На старте проекта около четырех лет назад мы начали с аэродинамической модели», – рассказывает д-р Томас Виганд, руководитель отдела аэродинамических разработок. Для обеспечения высокого запаса хода электроприводного Macan очень важно снизить сопротивление воздуха. Даже незначительные улучшения обтекаемости могут иметь большой эффект. Так, с помощью компьютерного моделирования инженеры в настоящее время все еще продолжают работать над отдельными деталями, например, воздуховодами для охлаждающего воздуха, пытаясь добиться оптимального результата. При этом расчеты учитывают не только различное расположение компонентов, но и возникающие в реальности перепады температур.
Виртуальное тестирование новой системы индикации и управления
В настоящее время новые методы позволяют весьма точно имитировать процессы аэро- и термодинамики. «При разработке электрического Macan без цифровой техники не обойтись», – подчеркивает специалист по аэродинамике Томас Виганд. Электрический привод, от батареи до двигателя, требует полностью независимой системы охлаждения и регулирования температуры, которая существенно отличается от аналогичной системы автомобиля с традиционным приводом. В то время как двигатели внутреннего сгорания ориентированы на температурный диапазон от 90 до 120 градусов, электрический привод, силовая электроника и высоковольтная батарея требуют диапазона от 20 до 70 градусов в зависимости от компонента. При этом критические сценарии возникают не столько во время движения, сколько при быстрой зарядке с высокой мощностью при высоких внешних температурах. Однако конструкторы Porsche могут точно рассчитать и осуществить цифровую оптимизацию разных состояний, потоков и температур.
Using what is known as a seat box to recreate the driver’s environment, the display and operating concept can be brought to life in an early development phase in conjunction with the digital prototype.
Виртуальные прототипы уже на ранней стадии могут быть объединены с реальным миром. Наглядный пример тому: разработка совершенно новой системы индикации и управления для следующего поколения Macan. Использование макета водительского места, который имитирует окружающее пространство водителя, в сочетании с цифровым прототипом позволяет уже на ранней стадии разработки опробовать систему индикации и управления. «Такое моделирование позволяет оценить с точки зрения водителя качество индикации, процессы управления и разные влияющие во время движения факторы», – объясняет Фабиан Клаусманн из отдела разработок в области эргономики. «Водителями-испытателями» при этом выступают не только сами эксперты, но и обычные люди. Таким образом, еще до создания первого физического кокпита все взаимодействия между водителем и автомобилем могут быть изучены и целенаправленно оптимизированы вплоть до мельчайших деталей.
Цель разработки: самая спортивная модель в своем сегменте
На основе полученных данных были построены первые физические прототипы электроприводного Macan – отчасти вручную или с помощью специальных инструментов. По мере продолжения виртуальной разработки прототипы регулярно адаптируются. И наоборот, результаты реальных дорожных испытаний сразу же включаются в цифровой процесс конструирования.
The first physical prototypes of the all-electric Macan were built based on the data obtained from the simulations – in some cases elaborately by hand.
И наоборот, результаты реальных дорожных испытаний сразу же включаются в цифровой процесс конструирования. «Длительные испытания на закрытых полигонах и дорогах общего пользования в реальных условиях эксплуатации по-прежнему необходимы для проверки конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, обеспечения прочности и надежности оборудования, программного обеспечения и всех функций в соответствии с нашими высокими стандартами качества», – отмечает руководитель отдела разработок Михаэль Штайнер.
Сложнейшая программа испытаний в экстремальных климатических и топографических условиях для электроприводного Macan включает также такие моменты, как зарядка и поддержание оптимального рабочего режима высоковольтной батареи. Они должны отвечать самым высоким требованиям. «Как и Taycan, электрический Macan с его 800-вольтной архитектурой будет предлагать типичную для Porsche динамику E-Performance», – подчеркивает Михаэль Штайнер и в числе главных целей, которые преследовались при разработке, называет запас хода, пригодный для дальних поездок, высокопроизводительную скоростную зарядку и стабильность ходовых качеств с лучшей в своем классе динамикой: «Электрический Macan будет самой спортивной моделью в своем сегменте».
Гибкий переход в будущее: еще одна новая модель Macan с двигателем внутреннего сгорания
Вывод на рынок электроприводного Macan, который станет первым Porsche на базе так называемой архитектуры PPE (Premium Platform Electric), запланирован на 2023 год. При переходе к чистой электромобильности компания Porsche придерживается гибкого подхода. «В Европе спрос на электромобили постоянно растет. Однако темпы развития электромобильности в разных регионах мира неодинаковы. Поэтому в течение 2021 года мы выпустим еще одну модель-преемницу современного Macan с традиционным приводом», – говорит Михаэль Штайнер. Новые модели Macan с двигателем внутреннего сгорания в будущем будут предлагаться параллельно с полностью электрическим Macan. К тому времени, как он выйдет на рынок, его прототипы пройдут еще миллионы тестовых километров – реальных и виртуальных.