|
||||
O nás | Rozhovory-komentáře | Konference | Partneři | Kontakty |
||||
Partneři připravované konference Smart city FOR ARCH prezentují své zkušenosti a inovativní řešení„Pod pokličkou“ vývojářů společnosti DEVINN: Čím se liší konstrukce elektromobilů od klasických automobilů?22.4.2020 Česká společnost DEVINN, zaměřená na vývoj automobilů, se stala jedním z partnerů konference Smart city FOR ARCH, pořádané provozovateli tohoto portálu. Vývojář společnosti DEVINN dále jednoduše a věcně shrnuje základní specifika konstrukce elektromobilu, jeho vlastnosti a odlišnosti od klasických „spalovacích“ automobilů. Spalovací motor vs. elektromotor – princip fungování Nejprve se ve stručnosti podívejme na spalovací motor. Ten nasává vzduch z okolí a palivo z nádrže. Hořením jejich směsi ve spalovací komoře dochází k rozpínání směsi a pohybu pístů. Tento pohyb roztáčí hřídel, která je přes spojku spojena s převodovkou, a ta pak roztáčí kola vozidla. Spaliny pak odcházejí ze spalovacích komor přes výfukové potrubí. Pro pohon vozidla jsou, jednoduše řečeno, potřeba následující komponenty: vzduchový filtr, sací potrubí, palivová nádrž, blok motoru s písty a hřídelí, spojka, převodovka a výfukové potrubí. Elektrický pohon potřebuje zcela odlišné komponenty – funguje totiž na úplně jiném principu: V baterii vznikne chemickou reakcí elektrická energie, ta je vedena do výkonové elektroniky, která upraví napětí a proud pro aktuální potřeby elektrického motoru. V elektrickém motoru tvořeného rotorem a statorem se vytvářejí elektromagnetická pole, jejichž interakcí dojde k roztočení hřídele motoru. Tato hřídel je přes jednoduchý jednostupňový reduktor spojena přímo s koly vozidla. Při jízdě nejsou produkovány žádné plyny, výfukové potrubí není potřeba. Senzorika motoru – dvě čidla stačí Dnešní spalovací motory se staly velice složitými zařízeními s desítkami různých čidel, senzorů a servopohonů. Je to jednak výsledek přirozené snahy vývojářů zkonstruovat co nejlepší motor a jednak důsledek různých ekologických nařízení (filtry pevných částic, AdBlue apod.). Oproti tomu je elektrický motor velice jednoduchý stroj, který ke své funkci potřebuje jedno čidlo polohy rotoru a jedno teplotní čidlo ve vinutí. Zatímco ve spalovacím motoru může dojít k poruše několika desítek nebo stovek dílů, v elektrickém motoru při správné konstrukci dochází pouze k opotřebení ložisek. Také tato ložiska by ale měla překonat životnost celého vozidla. Elektrický motor by tedy neměl vyžadovat žádnou údržbu během života elektromobilu. Umístění motoru – v elektromobilu variabilní Pro vozidla se spalovacím motorem se postupně ustálila koncepce s motorem vpředu a pohonem předních kol, případně pohonem všech kol. Pro spalovací motor byla tato koncepce výhodná hned z několika důvodů: Jsou jimi například potřeba deformační zóny vpředu, blízkost hnané nápravy k motoru, potřebná délka výfukového potrubí, velikost spalovacího motoru, potřeba chlazení a další. Trakční, tedy pohonný, elektrický motor o stejném výkonu zabere méně místa, navíc nepotřebuje výfukové a sací potrubí a neohřívá se na tak vysoké teploty. Lze ho tedy umístit vícero způsoby s menšími konstrukčními omezeními v porovnání se spalovacím motorem. Zde se mírně liší přístup různých výrobců: Například Tesla a nově i VW jdou cestou čistě elektrické platformy, kde vychází výhodněji umístění hlavního motoru k zadní nápravě, případně dvou motorů (vpředu a vzadu) pro pohon 4×4. Naproti tomu třeba Peugeot a Hyundai používají společnou platformu pro elektrická a spalovací vozidla. Nahrazují tedy spalovací motor elektrickým, a tudíž je umístěný u přední nápravy. Ilustrační fotografie k článku ukazuje motorový prostor elektromobilu Nissan Leaf.Spojka – jednoduše není potřeba Elektrické auto nemá spojku. Jak je to možné? Spalovací motor musí mít při rozjezdu určité nenulové otáčky, k postupnému vyrovnání otáček motoru a kol využívá spalovací motor spojku. Oproti tomu elektrický motor je schopný uvést celé vozidlo do pohybu od nulových otáček. Spojka tedy není potřeba. Stejně tak není potřeba setrvačník a převodovka, a to ani automatická. Je aplikován pouze stálý převod mezi motorem a koly. „Plyn“ – reakce téměř okamžitá Reakce elektrického vozidla na „plyn“ – tedy správně akcelerátor – je téměř okamžitá. Elektrický motor má výrazně méně točivých setrvačných hmot. Navíc pro zvýšení rychlosti není nutné zvyšovat otáčky turbodmychadla, řadit rychlostní stupně a podobně, jako u „spalovacího“ auta. Stačí jednoduše změnit spínací logiku tranzistorů, které spínají třeba 20 000krát za vteřinu. Zrychlení se tedy dostaví téměř okamžitě. K tomu dvě poznámky redakce: Zmíněné tranzistory zde slouží k ovládání elektrického výkonu skrze pulsní regulaci. Při ní se tranzistor chová jako výkonový spínač s velmi krátkou dobou sepnutí a rozepnutí, který v rychlém sledu zapíná a vypíná proud do elektromotoru a postupně tak, jednoduše řečeno, vpouští do motoru stále větší dávky elektřiny. Starším, mnohem méně efektivním způsobem je odporová regulace, kdy se část elektrické energie na přívodu k motoru mění v odporech čili rezistorech na teplo (pamětníkům a fandům starých tramvají se v té souvislosti nejspíš vybaví reostat – nastavitelný rezistor, ovládaný tramvajákovou klikou). Okamžité zrychlení moderního elektrického vozidla je u elektrických vlaků, tramvají či metra přijímáno odbornou i laickou veřejností jako naprostá samozřejmost. Naproti tomu u elektromobilu je (trochu paradoxně) stále vnímáno jako zvláštnost. Hmotnost elektromobilu – baterie představují významnou zátěž Problémem elektrických vozidel je velikost a hmotnost baterie. Pro představu: Baterie Modelu 3 od Tesly, která stačí pro dojezd 400 – 500 km, váží kolem 500 kg. Mějme přitom na zřeteli, že Tesla je na tom se svými bateriovými úložišti pravděpodobně ze všech výrobců nejlépe. Zvýšená hmotnost vozidla negativně ovlivňuje jeho jízdní vlastnosti. Aby byl tento vliv co nejmenší, je baterie umístěna co nejblíže k vozovce. Těžiště elektrických aut je tedy velmi nízko, což příznivě ovlivňuje chování v zatáčkách a částečně kompenzuje zvýšenou hmotnost vozidla. Pro snížení celkové hmotnosti elektrických vozidel se výrobci snaží také snížit hmotnost karoserie a ostatních komponent. Děje se tak využitím hliníkových (Tesla X a S) a kompozitních materiálů (BMW i3), nebo vysokopevnostní oceli (Tesla Model 3). Údržba elektromobilu – minimální Elektrické vozidlo vyžaduje minimální údržbu. Na rozdíl od vozidla se spalovacím motorem není potřeba měnit olej, vzduchový filtr, palivový filtr, zapalovací svíčky, rozvodný řemen s kladkami a vodním čerpadlem. Vozidlo nemá alternátor a řemenice, díky rekuperaci, kdy elektromotor při zpomalování funguje jako generátor a dodává zpět elektrickou energii do baterie, dochází k minimálnímu opotřebení brzdových destiček a kotoučů. Degradace baterie – prozatím otevřený problém Během provozu dochází k postupné degradaci baterie, kterou bude dříve nebo později nutné vyměnit nebo repasovat. Degradace baterie a s ní související snižování dojezdu bude pravděpodobně u každého vozidla probíhat trochu jinak. Záleží především na stylu jízdy, teplotě okolí, využívání rychlonabíjení a na dalších vlivech. Většina výrobců dnes poskytuje záruku kolem 160 000 km nebo 8 let na snížení kapacity maximálně o 25 %. Jak bude probíhat a kolik bude stát případná repase nebo výměna baterie, bude záležet na programech výrobců a vývoji ceny lithiových článků. V extrémních případech by mohla cena výměny dosahovat sta tisíců korun. Bezpečnost elektromobilu – hořlavost baterií a vysoké napětí neradno podceňovat, netřeba přeceňovat Baterie elektrických vozidel jsou vysoce hořlavé. To je ovšem benzín také. Stal se nicméně tak běžnou součástí dopravy, že už většina lidí žádné mimořádné nebezpečí v tomto směru nevnímá. V elektrických vozidlech je elektrická soustava s napětím kolem 400 V, které může u člověka při dotyku vést ke smrtelnému poranění. Tytéž následky ale může mít i napětí 230 V, které je ve většině elektrických zařízení v domácnosti. V elektrických vozidlech je tato elektrická soustava izolovaná od země a od karoserie. Pro zásah elektrickým proudem by bylo nutné dotknout se jednou částí těla plusového a druhou minusového vodiče (tzn. dvou různých poškozených vodičů naráz). Navíc jsou veškeré kabely provedeny ve vícenásobné izolaci a elektronika hlídá, zda nedošlo k takovému poškození, při kterém by se dostalo napětí na karoserii vozidla. Jak tedy patrno, běžná domovní instalace může být při banální poruše nebo neodborném zacházení pro životy a zdraví lidí mnohem rizikovější než elektrická soustava elektromobilu. Aktuální výzvy pro vývoj elektromobilu – hmotnost a cena Elektrická auta tedy mohou být výrazně jednodušší s menšími nároky na údržbu i s vyšším komfortem pro uživatele, neočekává-li se od nich nabíjení na dlouhých trasách. Největší aktuální výzvou pro vývojáře je snížení hmotnosti a ceny baterie, a tedy i ceny celého vozidla (cena baterie může tvořit více než polovinu ceny elektromobilu – pozn. red.). DEVINN, redakčně upraveno Ilustrační foto © redakce Smartcityvpraxi.cz
Příběh ze života o Rozumném Městě, Smart Kocourkově a strategii smart city
Brožura „Příběhy chytrých pomocníků“ - druhé vydání
Celá brožura – druhé vydání, je k dispozici ke stažení ve formátu pdf zdeJak si „srovnat svoje smart noty“: nabízíme interaktivní školení smart city pro města, obce a regiony
Consulting
Services:
Naše odborné služby
Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services je konzultační firma v oblasti inovativních technologií pro dopravu a smart city (včetně energetiky a vodíkových technologií), která rovněž provozuje informační portály www.smartcityvpraxi.cz a www.proelektrotechniky.cz a organizuje odborné akce. V rámci našich odborných služeb Vám nabízíme vypracování strategie smart city, spolupráci na vytváření strategických dokumentů, vytváření a realizace projektů pro smart city, další odborné konzultační služby (studie, průzkumy, analýzy), vytváření a realizace dalších projektů s inovativními technologiemi (automatická vozidla, vodíkové technologie, elektromobilita aj.), specializované vzdělávací akce „na klíč“, prezentační a autorské služby (prezentace na konferencích, portálech). Celý článek zde Smart city v praxi: první kniha českého autora o konceptu smart city a jeho zavádění v každodenním životě
Knihu je možné zakoupit v e-shopu vydavatelství Profi Press zde Cyklus odborných konferencí „Smart city v praxi“, „Efektivní elektromobilita v organizacích“ a „Elektrické autobusy pro město“
Co to je a jak funguje inteligentní město – smart city
Smart city – inteligentní město, město budoucnosti
|
||||
Copyright © 2012 – 2025 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services |