211service.com
Jauns 42 voltu standarts
Pirms deviņiem gadiem Daimler-Benz inženieri Vācijā sauca pēc palīdzības. Viņi saprata, ka viņu projektēto automašīnu luksusa apdare galu galā patērēs vairāk jaudas, nekā spēj izturēt esošās 14 voltu elektriskās sistēmas. Tāpēc viņi pulcēja pētniekus no MIT, lai apspriestu problēmu un ieteiktu viņiem izvēlēties jaudīgāku sistēmu un, vēl svarīgāk, lai palīdzētu pārliecināt citus autoražotājus to pieņemt.
Sarunas atmaksājās. 1995. gadā nozare vienojās ar MIT Elektromagnētisko un elektronisko sistēmu laboratorijas palīdzību par jaunu 42 voltu standartu. Nozares vadītāji arī saprata, ka ir lietderīgi izveidot oficiālu konsorciju, kura galvenā mītne atrodas MIT, lai palīdzētu ieviest standartu. Pašlaik aptuveni 52 uzņēmumi - autoražotāji un lielākie piegādātāji - katru gadu laboratorijā iemaksā USD 50 000, lai atbalstītu MIT/Industry Consortium for Advanced Automotive Electrical/Electronic Components and Systems, kas atrodas elektromagnētisko un elektronisko sistēmu laboratorijā.
Mēs esam galvenā vieta, kur starptautiskā automobiļu kopiena var satikties neitrālā forumā, lai risinātu kopējas problēmas un tās atrisinātu, saka laboratorijas direktors Džons Kasakians ‘65, SM ‘67, EE ‘67, ScD ‘73.
Protams, starptautiskā interese nav saistīta tikai ar greznu rotājumu veidošanu. Augstāks spriegums arī uzlabos degvielas efektivitāti.
Mazāk nekā 30 procenti no benzīnā esošās enerģijas faktiski liek automašīnām kustēties; pārējais ir tukšgaitā sadedzinātais siltums, ko iztērē neefektīvi komponenti. Jaudīgāka elektriskā sistēma varētu ļaut efektīviem elektroniskiem komponentiem aizstāt mūsdienās sastopamās salīdzinoši neefektīvās sistēmas, kuras darbina ar dzinēju savienotām siksnām. Un, ja automašīnām būtu pietiekami jaudīgi startera motori, lai nodrošinātu tūlītēju iedarbināšanu, nospiežot gāzes pedāli, tās varētu izslēgt lielākajā daļā luksoforu, novēršot izšķērdīgu tukšgaitu. Atsevišķi dažus no šiem elektroniskajiem komponentiem var atbalstīt esošās 14 voltu sistēmas. Tomēr kopā tiem būs nepieciešami 42 volti.
Šīs jaudīgākās sistēmas prasīs desmit gadus, lai tās sasniegtu jebkādā skaitā izstāžu zāles. Taču lielie automobiļu uzņēmumi veic agrīnas darbības. Toyota Motor jau ir sācis pārdot (tikai Japānā) 42 voltu luksusa sedanu. Un General Motors plāno prezentēt savu pirmās paaudzes 42 voltu sistēmu hibrīdā gāzes un elektriskajā pikapā 2004. gadā.
Automobiļu ražotājiem ir kopīgas bažas par šīm 42 voltu sistēmām, un tieši šeit parādās MIT. Autoražotājiem ir jānovērš destruktīvi īssavienojumi, jāatrod veidi, kā apvienot vecās un jaunas sistēmas un, iespējams, pat jāizveido pilnīgi jauni enerģijas avoti, kas pārsniedz pazīstamo ģeneratoru un - akumulatoru kombinācija. Šajos nolūkos automobiļu konkurenti no Tokijas līdz Štutgartei un Dīrbornai vēršas pie pētniekiem 10. ēkas pagraba laboratoriju pārblīvētajā karā.
No ikdienišķa līdz vizionāram
Tieši blāvā gaitenī no MIT apcietinājuma brigādes pārsista laika pulksteņi, laboratoriju pētnieki veic tādas darbības kā dzīvsudraba sabala skeleta elektriskās sistēmas autopsija. Mēs vadām dažādas programmas, sākot no ikdienišķām un praktiskām un beidzot ar vizionāriem, saka Tomass Keims, SM ‘70, ScD ‘73, konsorcija direktors. Keims ir arī galvenais zinātniskais inženieris elektromagnētisko un elektronisko sistēmu laboratorijā, kurā ietilpst deviņi elektrotehnikas un datorzinātņu mācībspēki, seši pētnieki un aptuveni 50 bakalaura un maģistrantūras studenti.
Pirmkārt, Keims saka, ka automobiļu elektriskajām sistēmām ir jābūt drošām un uzticamām. Ņemiet vērā loka elektrības tendenci veikt zibens lēcienus pa gaisu. Viens loks, piemēram, nodilušas stieples, var sabojāt iepriekš labu daļu vai pat izraisīt ugunsgrēku.
Un loka izslēgšana 42 voltu sistēmā ir daudz nopietnāka lieta nekā 14 voltu sistēmā. Tas, cik daudz nopietnāks tika apstiprināts pagājušajā gadā, kad bijušais pētniecības asistents Alans Vu pārbaudīja, ka loka enerģija ir 50 līdz 100 reizes lielāka 42 voltu sistēmās. Šis atklājums palīdzēja automašīnu detaļu uzņēmumiem visā pasaulē sākt izstrādāt jaunas detaļas, lai novērstu šādus lokus. Tagad laboratorija pēta labākus veidus, kā tos atklāt.
Tad ir praktiskas rūpes. Grupa strādā pie tā, lai noteiktu, kā vienā automašīnā var ievietot gan 42 voltu sistēmu, gan 14 voltu sistēmu. Tas ir tāpēc, ka autoražotāji nenomainīs visu elektrisko sistēmu uzreiz; vecā sistēma joprojām darbinās logu tīrītājus, radio un priekšējos lukturus, savukārt jaunā, augstāka sprieguma sistēma iedarbinās elektrificētās bremzes vai dzinēja vārstus. Saderības labad Deivids Perro, SM ‘91, PhD ‘97, demontēja jau gatavu ģeneratoru un izdomāja, kā to izmantot 42 voltu sistēmas barošanai, uzstādot to ar jaunām komutācijas vadības ierīcēm.
Bet tas ir tikai pagaidu pasākums. Galu galā automašīnām būs jāskatās tālāk par ģeneratoru, lai palielinātu jaudu, jo, ja automašīnas dzinējs izslēdzas pie luksofora, ģenerators ir bezjēdzīgs. Un tas atstāj komponentus, jo īpaši rijīgus gaisa kondicionierus, bez strāvas avota.
Viens no risinājumiem ir izveidot nelielu spēkstaciju uz kuģa. Grupa laboratorijā izstrādā ierīci, kas aizņemtos trikus no fotoelementiem, kas ražo elektroenerģiju no saules gaismas, lai zem pārsega ražotu elektrību. Ierosinātajā ierīcē gaisma no spilgti mirdzoša keramikas emitētāja, ko silda benzīna liesma, darbotos kā saules gaisma, savukārt pusvadītājs, piemēram, gallija antimonīds, pārveidotu fotonu enerģiju elektrībā.
Šādas ierīces efektivitāte būtu tikai aptuveni 15 procenti — tas var šķist zems, taču patiesībā tas ir ievērojams uzlabojums salīdzinājumā ar parastā ģeneratora deviņu procentu efektivitāti. Turklāt siltuma pārpalikums var palīdzēt iedarbināt tā saukto absorbcijas gaisa kondicionētāju, kurā kompresora vietā tiek izmantots siltummainis. Galu galā tas būtu vienīgais elektrības avots transportlīdzeklī, saka Keims, kurš atzīst, ka projekts tuvojas tālredzīgajam mērķim. Neskatoties uz to, laboratorija risina sarunas ar nenosauktu industriālo partneri, lai izstrādātu prototipu.
Tas ir prasījis daudz iepriekšējas analīzes, jo tas ir tik revolucionārs, saka Kassakian. Lielākā daļa cilvēku domā, ka kurināmā elementi nodrošinās šo papildu jaudu, taču šis iebūvētais ģenerators ir daudz tuvāks nekā kurināmā elementi. Viņš saka, ka ierīci varētu izstrādāt piecu gadu laikā, savukārt kurināmā elementi, kas izmanto benzīnu, atrodas tālāk.
Darbs gan pie ikdienišķa, gan tālredzīga padara konsorciju vērtīgu nozarei, saka Džons Millers, elektroinženieris un hibrīdtehnoloģiju pārvaldības vadītājs Ford Motor pētniecības laboratorijās Dīrbornā, MI. Viņš saka, ka konsorcijam ir liela vērtība, jo tagad mēs ķeramies pie ieviešanas uzgriežņiem un skrūvēm. Tie palīdz risināt problēmas, kas joprojām rada bažas plašajai automobiļu kopienai, piemēram, drošinātāji, releji un slēdži 42 voltiem.
Patiešām, Millers saka, Ford plāno izlaist hibrīdu sporta lietderības transportlīdzekli 2004 Escape ar tūlītējas palaišanas motoru. Lai gan šīs izmaiņas tiks veiktas 14 voltu sistēmā, Millers saka, ka topošie centieni gūst labumu no 10. ēkas pagrabā veiktās manipulācijas.