Motory v elektromobiloch: Ľahké, výkonné a bezúdržbové

Elektromotory, ktoré poháňajú moderné elektromobily, sú konštrukčne prekvapivo jednoduché. Elektromobilom to dáva množstvo výhod. Pozrite sa, ako elektromotory fungujú, aké majú špecifiká a zaujímavé vlastnosti.

14. 11. 2024 eMOBILITA

História elektromotorov je podobne dlhá ako história spaľovacích motorov. V začiatkoch automobilizmu dokonca existovalo obdobie, keď elektromotory v pohone automobilov dominovali. Elektromotor ako taký je v oblasti priemyslu už dlho a dobre známy stroj, ktorý však neustále prechádza postupným vývojom. V technických princípoch sa však veľa nezmenilo. Elektromotor je v skutočnosti vysoko účinný stroj, pričom v tomto parametri spaľovacie motory výrazne prekonáva. Zatiaľ čo špičkové spaľovacie motory majú dnes maximálnu účinnosť okolo 40 %, elektromotory bežne dosahujú dvojnásobok tohto čísla. Vďaka tomu dokážu optimálne využiť energiu určenú na pohon vozidla.

Jednoduchá konštrukcia

Vysoká účinnosť elektromotorov je daná princípom ich fungovania. Existuje mnoho typov elektromotorov, ale princíp je v zásade veľmi podobný pre všetky typy. Elektromotor má stator (statickú časť, ktorá sa nepohybuje) a rotor, teda rotujúcu časť, ktorá slúži na prenos hnacej sily. Stator je zvyčajne vonkajšia časť elektromotora, rotor vnútorná časť. Otáčanie je spôsobené zmenami elektromagnetického poľa, ktoré sú spôsobené prechodom elektrického prúdu.

Prierez elektromotora

Dnes sa v elektromobiloch vo veľkej miere používajú dva typy elektromotorov, pričom každý z nich má svoje výhody i nevýhody, a teda aj rôzne scenáre použitia. Ide o synchrónne a asynchrónne elektromotory, ktoré na vytvorenie hnacej sily vždy využívajú striedavý elektrický prúd. To tiež znamená, že elektromobil musí byť vždy vybavený meničom, pretože batéria je zdrojom jednosmerného elektrického prúdu.

Prečo tento rozdiel v použitých motoroch? Dôvod je jednoduchý. Synchrónny elektromotor s permanentným magnetom vo všeobecnosti dosahuje vyššiu účinnosť v širokom rozsahu otáčok (t. j. rýchlostí vozidla). Asynchrónny elektromotor ho dokáže vhodne dopĺňať vzhľadom na požadovaný špičkový výkon a celkovú účinnosť pohonu. Z technického hľadiska sa motory líšia tým, že synchrónny motor má zhodné otáčky rotora s elektrickým poľom statora a vo vozidlách platformy MEB používa permanentné magnety, zatiaľ čo pri asynchrónnom motore sú otáčky rotora rozdielne (nižšie). Asynchrónny motor nepoužíva permanentné magnety, má minimálne vlastné straty a nezvyšuje tak spotrebu vozidla, keď nie je využívaný pre trakciu.

Používatelia elektromobilov ťažia aj z ďalších výhod elektromotorov; napríklad zástavba elektromotora umožňuje vytvoriť rovnú podlahu priestoru pre posádku. To je pri vhodnej konštrukcii možné vďaka absencii výfukového systému a v prípade pohonu všetkých kolies aj vďaka absencii kardanového hriadeľa, keďže elektromotor je na každej náprave. Výrazne menej miesta zaberajú aj prevodovky. „Elektromotory platformy MEB využívajú jednoduchý redukčný prevod,“ upresňuje Oldřich Vyziblo.

Intenzitu rekuperácie modelu Enyaq nastavuje vodič páčkami pod volantom

Ďalšou praktickou výhodou elektromotorov je schopnosť rekuperácie energie. Elektromotory v elektromobiloch dokážu pri brzdení pracovať aj v režime generátora elektrickej energie. Tým nielen šetria brzdy vozidla, ale časť energie sa zároveň vracia do batérií, čo tradičné vozidlo so spaľovacím motorom (bez hybridného pohonu) nedokáže.

Elektromotory ako také môžu byť pri správnom návrhu šetrné aj k životnému prostrediu. Napríklad diely vyrobené zo zmesi hliníka je možné v rámci procesu recyklácie opätovne použiť na výrobu nových dielov. Recykluje sa aj vinutie motora vyrobené z medi.

Robot ukladá batériu elektromobilu na podvozok

Budúci vývoj elektromotorov v automobiloch smeruje k obmedzovaniu použitia permanentných magnetov s podielom vzácnych kovov, ktoré sa používajú v synchrónnych elektromotoroch. Príkladom takéhoto stroja je motor, ktorý drahé permanentné magnety nahrádza štandardným medeným vinutím podobným vinutiu statora. Takýto motor sa potom nazýva synchrónny motor s cudzím budením. Ide o typ motora, ktorý je v priemysle bežne používaný a ktorého použitie v automobiloch je podmienené optimálnym pomerom ceny a dosiahnuteľnej účinnosti. Na druhej strane nie je taký kompaktný a kladie vyššie nároky na riadiacu výkonovú elektroniku. „Cieľom je znižovať množstvo vzácnych a drahých kovov obsiahnutých v magnetoch, prípadne sa bez nich úplne zaobísť,“ uzatvára Jiří Šlechta.