Cosworth и Ariel Motor Company вместе с другими ключевыми партнерами разработали сверхмощный электрический дорожный автомобиль, известный как HIPERCAR (High Performance Carbon Reduction).
После завершения финансируемой государством программы APC (Advanced Propulsion Centre) HIPERCAR 2 компании представят прототип автомобиля на мероприятии Cenex-LCV2022 в UTAC Millbrook с 7й – 8й сентября.
Используя высокоэффективную аккумуляторную технологию Delta Cosworth, Ариэль требовал, чтобы автомобиль не только обладал лучшими в мире дорожными характеристиками, но и мог работать на треке. Комбинированное использование на дорогах и гусеницах — это непростая задача с точки зрения мощности и энергии.
Обе компании провели симуляции, чтобы убедиться, что нагрузка на батарею, работающую в агрессивной и напряженной среде, будет эффективно управляться.
Тепловая энергия, вырабатываемая на трассе, может увеличиться до 10 раз по сравнению с вариантом использования даже на быстрой дороге, система способна справиться с этими требованиями.
Еще одним жестким требованием, выдвинутым Ариэлем, было то, что батарея должна была обеспечивать достаточную мощность для двигателей, чтобы позволить HIPERCAR побить рекорды круга, установленные автомобилями с ДВС.
Первый электромобиль Ariel призван конкурировать с самыми быстрыми в мире серийными автомобилями от ведущих OEM-производителей, чтобы продемонстрировать возможности электромобиля.
Для решения этих сложных задач Delta Cosworth пришлось выйти за рамки возможного в области проектирования аккумуляторов. В программе использовались запатентованные CSM (цилиндрические масштабируемые модули) Delta Cosworth, которые позволяют бренду производить аккумуляторные блоки любого размера и формы с возможностью использования двух наиболее доступных форматов ячеек 18650 и 21700.
С помощью этой системы Delta Cosworth может идти в ногу с эволюцией химии элементов без необходимости перепроектировать свои аккумуляторные блоки, когда вводятся новые формы химии в том же форм-факторе.
HIPERCAR все еще проходит испытания и разработку с показателями мощности около 1200 л.с. и запасом хода 150 миль. Его можно увеличить, установив каталитический генератор Cosworth (Cat-Gen), микротурбинный удлинитель, используемый для зарядки аккумулятора в движении.
Cat-Gen является топливным агонистом, что означает, что он может работать на различных видах топлива, что позволяет использовать экологически чистое топливо или топливо с нулевым уровнем выбросов. В настоящее время Cat Gen работает на бензине, при этом выбросы системы практически нулевые. Текущая разработка системы для работы на водороде приведет к созданию устройства с полным нулевым уровнем выбросов.
Саймон Доусон, управляющий директор Delta Cosworth: «Разработка аккумуляторной технологии для программы HIPERCAR поставила перед командой сложную задачу. Нам пришлось не только разработать сверхлегкие конструкции для изготовления аккумуляторной батареи, но и максимально увеличить производительность элементов. Мы также опирались на наши уже существующие возможности интеграции с транспортными средствами, сотрудничая с командой инженеров Ariel, чтобы гарантировать, что наш аккумулятор вписывается в самые узкие размеры, сохраняя при этом как можно более низкую массу, чтобы автомобиль оставался легким и маневренным. Автомобиль показал себя в тестах, как и ожидалось, и мы рады видеть, сколько производительности мы сможем извлечь из автомобиля при дальнейших тестах».
Саймон Сондерс, директор Ariel Motor Company: «С HIPERCAR мы подтолкнули Cosworth к крайностям современных технологий и возможностей. У нас действительно самые сложные требования, требующие максимальной мощности, минимального веса и сверхнадежности в минимально возможном корпусе. Вдобавок к этому нам требовались возможности гусеницы для автомобиля, что означало, что Cosworth пришлось придумать новые решения в конструкции аккумуляторной батареи. Строгая программа испытаний на сегодняшний день продемонстрировала, что наши требования выполняются, и мы с нетерпением ждем продолжения производства с Cosworth в качестве партнера».
Аккумуляторная батарея Cosworth, разработанная специально для HIPERCAR, представляет собой систему на 800 вольт с номинальным напряжением 690 вольт. Используя 5760 цилиндрических аккумуляторных элементов, пакет состоит из 32 модулей, каждый из которых содержит 180 литий-ионных элементов. Ячейки с высокой плотностью мощности обеспечивают пиковое потребление тока 1450 ампер.
Чтобы решить проблемы управления температурой в пакете, особенно в гусеничном приложении, необходимом Ariel, Cosworth использовала запатентованную систему жидкостного охлаждения. Система подает водно-гликолевый хладагент напрямую и равномерно к каждой отдельной ячейке в блоке, контролируемом датчиками температуры по всему блоку. Информация датчиков используется для активного управления потребностью в нагреве или охлаждении по мере необходимости.
Каждый из аккумуляторных модулей в комплекте имеет локальную плату сбора данных, которая контролирует и управляет каждой параллельной группой ячеек. Эта информация передается вместе с 360 измерениями, выполненными по всему аккумуляторному блоку, в один из четырех вспомогательных блоков. Они взаимодействуют с главным контроллером батареи, координируя всю информацию и принимая ключевые решения относительно таких параметров, как ограничения мощности, тепловые требования и балансировка тока. Главный контроллер также отвечает за управление контактором, а также за взаимодействие с контроллером трансмиссии и 12-вольтовыми электрическими системами автомобиля.
Дополнительный расширитель диапазона Cosworth представляет собой микротурбину, работающую на каталитической экзотермической реакции. Работая с фиксированной скоростью 110 000 об/мин для оптимизации эффективности, он вырабатывает 35 кВт непрерывной электроэнергии, когда это необходимо для поддержания уровня заряда аккумулятора. Устройство автоматически включается и выключается по мере необходимости с помощью системы управления батареями или с помощью ручного управления. При весе менее 50 кг и наличии только одной движущейся части (турбины) расширитель диапазона значительно меньше и легче, чем любой альтернативный поршневой или роторный двигатель. Устройство, предназначенное для работы на различных видах топлива, имеет незначительный уровень выбросов при использовании бензина и в будущем будет иметь нулевой уровень выбросов при использовании водорода.
В дополнение к расширителю диапазона, HIPERCAR также обеспечивает возможность зарядки от дома или существующей инфраструктуры зарядки. Система совместима с оборудованием CHAdeMO и Type 2. Ариэль понял, что развертывание зарядной инфраструктуры на 800 В может занять несколько лет, поэтому Cosworth внедрила инновационный подход для решения этой проблемы. Новая система раздельного зарядного устройства позволяет заряжать высоковольтный автомобиль HIPERCAR с использованием существующей стандартной инфраструктуры, рассчитанной на напряжение менее 500 В.
При мощности примерно 1 МВт, доступной между четырьмя колесами, способность регенерировать кинетическую энергию при выключении дроссельной заслонки имеет большое значение. Работая в пределах возможностей аккумуляторной системы и устойчивости автомобиля, подзарядка аккумуляторной батареи посредством рекуперации осуществляется двигателями колес.
