Kolomotor! Co prosím?

iFLEET » Aktuální číslo » FLEET 1 / 2018 » Kolomotor! Co prosím?

Kolomotor! Co prosím?

čtvrtek, 22. března 2018

Když se člověk podívá na konstrukci automobilu, zaujme jej, kolik prostoru si vyžádá v jeho útrobách hnací systém a jaké ústupky je třeba mu udělat z hlediska využitelnosti interiéru a také, do určité míry, komfortu cestujících. Elektromobily mají v tomto ohledu výhodu, jejich hnací řetězec je o něco jednodušší, ovšem pořád to ještě není ono. Samotný motor, transmise, stálý převod, diferenciál, to všechno musí v autě i nadále fungovat. Teprve kdyby tohle všechno „zmizelo“, dalo by se v autě kompaktních rozměrů téměř tančit...

Jedno vtipné rčení říká, že „Kdyby babička měla kolečka, je z ní školní autobus“. Ano, na „kdyby“ se nehraje. Zmizet sice může leccos od Copperfieldovy asistentky až po peníze z dotací programu ROP Severozápad, ale z hnacího řetězce automobilu jen tak něco zmizet nemůže, každý jeho komponent má svůj účel. Teprve když se zdroj hnací síly odstěhuje - nikoli do Humpolce, ale přímo ke kolům, nebo raději rovnou do nich - začne to být zajímavé. A přesně taková je myšlenka na systém kolo-motor, anglicky wheel hub. Vypadá to lákavě a taky to lákavé je. Škoda, že lákavá řešení mívají vždy minimálně jeden háček...

Začal s tím Porsche

Je víceméně evidentní, že pro zabudování motoru do kola je nejvhodnější elektromotor. Tím to také začalo, a pokud byste chtěli hádat, kdy k tomu došlo, museli byste až do předminulého století. Ferdinand Porsche, tou dobou ve službách předního rakousko-uherského výrobce kočárů, společnosti Lohner, vyvinul elektromobil, který měl elektromotory, každý o výkonu 2,5 koně, umístěny přímo v předních kolech. To bylo v roce 1898. Následně, kvůli problémům s dojezdem, doplnil Porsche hnací ústrojí o spalovací motor v roli generátoru a vytvořil tím v roce 1901 první hybridní automobil světa s názvem Lohner-Porsche Mixte. Sama historie dalšího vývoje je zajímavá a v některém z příštích vydání se historii hybridů určitě budeme věnovat. Ale zpět k problému motoru přímo v kole. Jak se už u Porscheho konstrukce ukázalo, systém má své výhody, i nevýhody, které se snáze překonávaly u větších vozidel, ať už to byly autobusy, nebo třeba požární automobily, které Lohner později vyvinul a vyráběl.

Historie si ovšem zvolila jiný směr vývoje. Poměrně rychle se podařilo zkrotit burácející a vibrující spalovací agregáty a elektřina se dostala na vedlejší kolej. A zůstala na ní trčet dlouhá desetiletí. Vývoj elektromobilu se v podstatě zastavil. A s tím i myšlenka na kolo-motor. Na počátku minulého desetiletí sice v Ženevě na tamním autosalonu prezentovala společnost Rinspeed kolo se zabudovaným spalovacím motorem, ale tento pokus byl spíš technologickou demonstrací rčení, že když se chce, všechno jde. Tedy alespoň v „laboratorních“ podmínkách. Jinak bylo vždy jasné, že pokud by měl mít systém kolo-motor šanci, tak výhradně s elektromotorem. Pak se v roce 2002 dala v Palo Alto dohromady partička nadšenců, ke které se záhy přidal jistý Elon Musk a o rok později tak vznikla automobilka Tesla. A elektromobil byl po bezmála století v hibernaci probuzen...

Dnes není mnoho automobilek, které by neměly pro následující dva roky ohlášeno uvedení alespoň plug-in hybridu, když už ne přímo elektromobilu do sériové výroby. Teslu následovaly tradiční značky a dnes už otázka nezní zda, ale kolik elektromobilů bude do nějakých pěti let na silnicích a jaké budou mít výkony, především pak dojezd. A začínají se oprašovat i myšlenky na systém kolo-motor. I když to „oprašování“ není až tak přesné, ve skutečnosti tento systém funguje například u autobusů (viz vložený článek). Kdo bude lídrem, který zcela opustí klasikou koncepci a postaví své osobní auto na mechanicky nejjednodušším principu s elektromotory přímo v kolech? Kdo jako první vyřeší obtíže s tím spojené? Není pravdou, že to nejde, všechno jde, když se chce, tentokrát opravdu, ne jako u zmíněného projektu Rinspeed...

Co není odpruženo...

Motor umístěný přímo v kole má od samého počátku jeden dominantní problém: hmotnost. Ne že by byla obrovská, jde o to, že je to hmotnost „pod“ tlumičem, tedy hmotnost neodpružená. Člověku, který se o auta alespoň trochu zajímá, asi není třeba nic dále vysvětlovat, ale pro ostatní připomeneme, o co se jedná. Stručně a jednoduše je to hmotnost všech dílů, jejichž vertikální pohyb po nerovnostech vozovky není tlumen odpružením. Jsou to tedy všechny součásti, které kopírují nerovnosti vozovky, konkrétně samotná kola a pneumatiky, brzdové kotouče, třecí segmenty, zavěšení kol (náprava). Odpruženou hmotou je vše „nad tlumičem“ a platí, že jízdní stabilita je tím vyšší, čím je vyšší poměr mezi celkovou a neodpruženou hmotností.

Bez zpřevodování s limity

Tříkilový motor dostatečného výkonu samozřejmě neexistuje. Například elektromotor S400 od společnosti Elaphe, který nabídne 40 kW a točivý moment 400 N.m, váží 17,6 kg. Výkonnější motory váží samozřejmě více. Hodně pozornosti si získala v poslední době například společnost Protean, která má k dispozici elektromotor s výkonem 80 kW a 800 N.m točivého momentu, přičemž každý váží 31 kg. Auto s pohonem 4 x 4, tedy se čtveřicí těchto motorů, by nabídlo špičkový výkon 320 kW a točivý moment 3200 N.m, což začíná silně připomínat závodní truck. Ale situace není tak „žhavá“, nesmíme zapomínat na zpřevodování u klasického pohonu. I elektromobil Tesla S má stálý převod a díky němu disponuje verze S85 nikoli 440 N.m, ale po zpřevodování 4280 N.m. A protože to je jen „dvoukolka“ máme na každém hnacím kole přes tisíc newtonmetrů, tedy víc než nabídne motor od Proteanu. Jak by jezdilo auto se čtveřicí těchto motorů předvedl Brabus, který využil pro přestavbu Mercedes-Benz třídy E předchozí generace. Udělal z něj elektromobil se čtveřicí motorů tedy s výše uvedenými parametry výkonu a točivého momentu. Jeho výkony byly následující: akcelerace 0 - 100 km/h za 6,9 s, tedy nic „extra“, a maximální rychlost 220 km/h. Tu limitují maximální otáčky elektromotoru (2000 ot/min). Motor v kole prostě nezpřevodujete...

Díky vyladění odpružení a řadě dalších úprav si ovšem „vykuchané éčko“ doplněné o baterii s kapacitou 56 kW zachovalo dobré jízdní vlastnosti. Jednalo se však o pouhou přestavbu. Kompletní návrh auta optimalizovaného pro systém kolo-motor by mohl využít výhod řešení lépe. Jenže vyvstává otázka, proč to vůbec dělat, když bez zpřevodování potřebujeme pro dosažení solidních hodnot akcelerace čtyři elektromotory s velmi vysokým točivým momentem...

Celý článek Richarda Plose naleznete v magazínu FLEET firemní automobily č. 1/2018. K dispozici také v elektronické podobě zde.