Americká firma se pustila do vývoje jednoduchých a účinných elektromotorů zabudovaných v samotných kolech vozů. Výhodou je zvýšení účinnosti pohonu a výrazné zjednodušení mechanické konstrukce automobilu. Kola se dají ovládat zcela nezávisle. Nevýhodou je jejich vysoká hmotnost.
Co dokáže skutečně zásadně snížit emise CO2 z automobilové dopravy? Zdá se, že panuje všeobecná shoda, alespoň na teoretické úrovni, že je to elektrický pohon automobilu a využití elektřiny z obnovitelných zdrojů.
„Výhodou je zvýšení účinnosti pohonu a zjednodušení mechanické konstrukce auta.“
ReklamaV praxi je ale řada problémů, které je třeba vyřešit, aby elektromobily mohly úspěšně konkurovat vozům se spalovacím motorem.
Motory v kolech zjednodušují pohonný systém auta
Ten hlavní problém je v současné době dojezdová vzdálenost. Dojezd auta ale kromě kapacity akumulátoru závisí také na hmotnosti auta a na účinnosti jeho pohonného systému a účinnosti rekuperace energie při brzdění. Každé zvýšení účinnosti pohonného systému umožní snížit kapacitu baterie a tím snižuje i cenu auta, protože baterie tvoří její významnou část. Cena auta je pak také ovlivněna jeho složitostí a tedy i výrobní náročností. Zabudování motorů do kol zjednodušuje pohonný systém na absolutní minimum.
Jak se jezdí s elektromotorem? |
|
Zmíněné problémy zkouší řešit americká společnost Protean Electric, která se pustila do projektu jednoduchých, účinných a relativně lehkých elektromotorů zabudovaných v samotných kolech vozů. Není to nijak nový nápad, takový elektrický motor pro pohon železničních vozů byl patentován již v roce 1884.
Nákres z patentové přihlášky (US Patent 300827)
V současnosti ale není na trhu takový systém komerčně dostupný. Běžně se používá jeden centrálně umístěný motor s přenosem točivého momentu na kola podobně jako v klasických autech. Investoři z Číny, za značné finanční podpory ze Spojených států, na tento projekt přispěli 84 miliony dolarů s cílem vystavět v Číně továrnu a dostat elektromotory uvnitř kol na široký trh. Motory v kolech mohou být použity jak pro vozidla se spalovacím motorem (po přidání generátoru elektrického proudu), tak i hybridní nebo zcela elektrická.
Smyslem zabudovaných motorů je především zjednodušení technologií vozu, jeho odlehčení a v elektrických vozidlech také uvolnění místa pro umístění akumulátorů. Systém umožňuje přiměřeně jednoduchou implementaci rekuperačního brzdění. Vůz může být poháněn dvěma nebo čtyřmi motory, podle toho, jaké výkony jsou od něj požadovány. Protean se hodlá zaměřit na lehčí silniční vozy, přičemž se technologie dá implementovat i do stávajících automobilů, takže není třeba zcela měnit výrobní postupy. Specifikace uvádí, že motory mohou podávat stabilní výkon 85 koní a špičkový výkon 110 koní.
Společnost se chce zaměřit na čínský trh, který je pro automobilový průmysl v posledních letech velice zajímavý. Podle odhadů se v roce 2011 prodalo v Číně přes 18 milionů aut, z toho 14,5 milionů osobních. Protean chystá uvedení prototypu v roce 2013 a sériovou výrobu pak na rok 2014. Konstrukčně se jedná o stejnosměrný, bezkomutátorový, pomaloběžný motor s permanentními neodymovými magnety.
Schéma motoru v kole. Zdroj: Prospekt firmy Protean Electric
Jeho stator je spojen s karoserií a obsahuje také potřebnou řídící elektroniku, takže je do motoru veden jen přívod stejnosměrného proudu a řídící signál pro ovládání rychlosti otáčení (obr.2). Motor musí být dokonale utěsněn proti vnikání vlhkosti, musí být odolný proti otřesům a je třeba jej efektivně chladit. Toto chlazení je zajišťováno speciální chladicí kapalinou a teplota monitorována senzory. Celková účinnost motoru včetně měniče přesahuje 93 % a praktická účinnost při reálné jízdě je údajně větší než 85 %.
Podle společnosti Protean jejich motory budou schopny zajistit:
- snížení spotřeby energie až o 30 %
- vysoký točivý moment
- hmotnost méně než 30 kg na motor
- rekuperační brzdění s účinností až 85 %
Výhodou je lepší účinnost motoru a jednodušší konstrukce
Podrobný popis problémů, které je při vývoji takových motorů třeba řešit, je možné najít ve firemních materiálech. Popsaná technologie se zdá být velmi zajímavá. Nespornou výhodou je kromě určitého zvýšení účinnosti pohonu hlavně výrazné zjednodušení mechanické konstrukce automobilu. Kola se dají ovládat zcela nezávisle, což může při použití vhodného softwaru přinést značné zvýšení bezpečnosti v extrémních situacích i zlepšení jízdních vlastností v terénu. Uvolní se také místo pod kapotou, vejdou se sem větší akumulátory nebo bude možné postavit menší auto.
Motory v kolech jsou ale těžké
Toto řešení pohonu má ale i určité nevýhody. Hlavním problémem motorů v kolech se zatím ukázala být vysoká neodpružená hmotnost. Těžká kola se projevují negativně na některých jízdních vlastnostech a zdá se, že bude třeba ještě dalšího vývoje, aby se tyto negativní vlivy částečně eliminovaly. Jednoduchost a elegance tohoto řešení je ale lákavá. Vzpomínám si, jak mne tento nápad zaujal, když jsem v mládí četl sci-fi román Planeta Eden od Stanislava Lema, kde to bylo popsáno. Domnívám se, že dnešní automobily jsou mechanicky velmi složitá a výrobně náročná zařízení. Od elektromobilů očekávám právě maximální zjednodušení mechaniky a její nahrazení elektronikou a sofistikovaným softwarem, což je levnější a méně náročné na suroviny a energii při výrobě i na údržbu při provozu.
