Elektromotory, které pohání moderní elektromobily, jsou konstrukčně překvapivě jednoduché. Elektromobilům to dává řadu výhod. Podívejte se, jak elektromotory fungují a jaká mají specifika i zajímavosti.
Historie elektromotorů je podobně dlouhá jako spalovacích motorů. V počátku automobilismu byla dokonce doba, kdy elektromotory v pohonu aut dominovaly. Elektromotor jako takový je v oblasti průmyslu dlouho a dobře známý stroj, který ale i dnes prochází postupným vývojem. Na technických principech se toho však moc nezměnilo. Elektromotor je totiž vysoce účinný stroj, přičemž v tomto parametru spalovací motory výrazně překonává. Zatímco špičkové spalovací motory mají dnes maximální účinnost kolem 40 %, elektromotory dosahují běžně dvojnásobku této hodnoty. Díky tomu dokážou využít optimálně energii určenou pro pohon vozu.
Jednoduchá konstrukce
Vysoká účinnost elektromotorů je dána principem jejich činnosti. Existuje řada typů elektromotorů, v zásadě je princip u všech druhů velmi podobný. Elektromotor má stator (statickou část, která se nepohybuje) a rotor, tedy rotující část, která slouží k přenosu hnací síly. Stator je většinou vnější část elektromotoru, rotor ta vnitřní. K otáčení dochází na základě změn elektromagnetického pole, které jsou způsobeny průchodem elektrického proudu.
Ve velké míře se dnes v elektromobilech používají dva druhy elektromotorů, přičemž každý má své výhody, nevýhody, a tedy i různé scénáře použití. Jde o synchronní a asynchronní elektromotory, které vždy využívají k vytvoření hnací síly střídavý elektrický proud. To také znamená, že elektromobil vždy musí být vybaven střídačem, jelikož baterie je zdrojem stejnosměrného elektrického proudu.
V elektromobilech rodiny Škoda Enyaq a v nové Škodě Elroq můžeme najít oba druhy dnes obvykle používaných elektromotorů. „Platforma MEB v základní konfiguraci používá k pohonu zadních kol synchronní elektromotor s permanentními magnety. V případě pohonu všech kol je přední náprava doplněna o asynchronní elektromotor,“ říká Oldřich Vyziblo z oddělení vývoje motorů a podvozků pro elektromobily.
Proč tento rozdíl v použitých motorech? Důvod je jednoduchý. Synchronní elektromotor s permanentním magnetem dosahuje obecně větší účinnosti v širokém poli otáček (tedy rychlosti vozu). Asynchronní elektromotor ho dokáže vhodně doplňovat s ohledem na požadovaný špičkový výkon a celkovou účinnost pohonu. Technicky se motory liší tím, že synchronní motor má shodné otáčky rotoru s elektrickým polem statoru a ve vozech platformy MEB používá permanentní magnety, zatímco u motoru asynchronního jsou otáčky rotoru rozdílné (nižší). Asynchronní motor nepoužívá permanentní magnety, má minimální vlastní ztráty a nenavyšuje tak spotřebu vozu, když není využíván pro trakci.
Uživatelsky bezproblémové
„Z uživatelského hlediska mají elektromotory řadu výhod. Charakteristické jsou plynulým průběhem momentu a výkonu, dokážou dodávat maximální točivý moment už od minimálních otáček a jsou navrženy na maximální zatížení, stejně jako spalovací motory. Konstrukce motoru je pak v podstatě bezúdržbová po celou dobu životnosti vozu,“ dodává Vyziblův kolega Jiří Šlechta.
Uživatelé elektromobilů těží i z dalších výhod elektromotorů, zástavba elektromotoru například umožňuje rovnou podlahu prostoru pro posádku. To je při vhodné konstrukci možné díky absenci výfukové soustavy a v případě pohonu všech kol také absenci kardanové hřídele, neboť elektromotor je u každé z náprav. Podstatně méně místa zabírají také převodovky. „Elektromotory platformy MEB využívají jednoduchý redukční převod,“ upřesňuje Oldřich Vyziblo.
Další praktickou výhodou elektromotorů je schopnost rekuperace energie. Elektromotory v elektromobilech umí při brždění fungovat i v režimu generátoru elektrické energie. To šetří nejen brzdy vozu, ale zároveň vrací část energie do baterií, což je něco, co tradiční vůz se spalovacím motorem (bez hybridního ústrojí) nedovede.
Elektromotory jako takové dokáží být při správném návrhu také šetrné k životnímu prostředí. Například díly vyrobené ze směsi hliníku je možno v rámci procesu recyklace znovu použít pro výrobu nových dílů. Recykluje se taktéž vinutí motoru vyrobené z mědi.
Budoucí vývoj elektromotorů v automobilech směřuje k omezování použití permanentních magnetů s podílem vzácných kovů, které se využívají u synchronních elektromotorů. Příkladem takového stroje je motor, který drahé permanentní magnety nahrazuje standardním měděným vinutím, podobným vinutí statoru. Takovýto motor je pak nazýván synchronním motorem s cizím buzením. Jedná se o typ motoru v průmyslu běžně používaný, k jeho nasazení v automobilech vede optimální poměr ceny a dosažitelné účinnosti. Na druhou stranu není tolik kompaktní a klade si vyšší nároky na řídicí výkonovou elektroniku. „Snahou je snižovat množství vzácných a drahých kovů obsažených v magnetech, nebo se bez nich obejít úplně,“ uzavírá Jiří Šlechta.