Koncept električnega pogona za avto prihodnosti

Obstaja velika verjetnost, da bodo kolesa z vgrajenimi motorji uspešno postala splošni koncept pogona za električna vozila.

Kolesa z vgrajenimi motorji

Fraunhoferjevi raziskovalci so razvili te motorje, ki so vgrajeni kar v kolesa avtomobila. Znanstveniki so testirali te in številne druge elemente na »Frecc0«, njihovem predstavitvenem vozilu. S skupnim delom je interdisciplinarno sodelovalo 33 inštitutov Fraunhofer, ki so utrli pot za prihodnje tehnologije na vseh področjih elektro mobilnosti. »Fraunhoferjev raziskovalni sistem za elektromobilnost« je bil prvič predstavljen sejmu v Hannovru (19. april – 23, dvorana 2, Booth D22).

Da bi električni avtomobili postali del našega vsakdana, so potrebni novi modeli vozil in sestavni deli. Vzemimo za primer motor, ki je vgrajen v kolo. Ena od prednosti teh motorjev je, da so lahko proizvajalci opustiti konvencionalna »domovanja« motorja – prostor pod »pokrovom« ali »haubo« -, saj so motorji tukaj neposredno povezani s kolesi vozila. To odpira oblikovalcem veliko možnosti za oblikovanje avtomobila pri začetni zasnovi vozila. Dodatne prednosti: odprava prenosov in diferenciala, mehanski prenosni elementi ne prinašajo nobenih izgub in se ne obrabljajo. Poleg tega lahko direktni pogon na vsako posamezno kolo izboljša dinamiko in varnost vožnje.

Raziskovalci pa ne razvijajo le posameznih komponent, temveč celotni sistem. Izbirajo komponente za svoj koncept avtomobila, ki je poznan kot »Frecc0« ali »Fraunhofer E-Concept Car Type 0« – znanstveno testna platforma. Z začetkom prihodnjega leta bodo tudi avtomobilski proizvajalci in dobavitelji dobili možnost uporabe »Frecc0« za testiranje novih komponent. Osnova tega demo modela je že obstoječi avtomobil: novi Artega GT, ki jih proizvaja Artega Automobil GmbH. Oblikovanje te platforme in inženiring koles z vgrajenim motorjem sta le dva izmed projektov v množici, ki trenutno tečejo pri »Fraunhofer System Research for Electromobility«. Raziskovalno sodelovanje se je osredotočilo na teme, ki vključujejo načrtovanje vozil, proizvodnjo energije, distribucijo in izvajanje, tehnologijo za shranjevanje energije, tehnični sistem integracije in družbeno političnih zadevah. Zvezno ministrstvo za šolstvo in raziskave BMBF je financiralo to Fraunhoferjevo pobudo s 44 milijoni EUR. Cilj je razvoj prototipov za hibridna in električna vozila, za podporo nemške avtomobilske industrije, saj omogoča vsesplošno elektro-mobilnost.

Kolesa z vgrajenim motorjem so izumili že v 19. stoletju. Ferdinand Porsche je uporabil te motorje za pogon v svojem vozilu »Lohner Porsche«, ki so ga predstavili na 1900 World Fair sejmu v Parizu. Od takrat je bilo še veliko storjenega: »Razvijamo kolesa z vgrajenim motorjem, ki združujejo vse bistvene električne in elektronske komponente, predvsem močnostno elektroniko in elektronske sisteme za nadzor v namestitvenem prostoru motorja. Tako ni potrebna nobena dodatna zunanja elektronika, zato se število in obseg posameznih povezav zelo zmanjša. Dosegli smo tudi izrazito povečanje moči v primerjavi s kolesi z vgrajenimi motorji, ki so v tem trenutku na voljo na tržišču. Poleg tega vključujejo tudi inovativen koncept varnosti, ki zagotavlja varno vožnjo – tudi če se sistem pokvari,« pojasnjuje profesor Matthias Busse, vodja inštituta Fraunhofer za Manufacturing Engineering and Applied Materials Research IFAM. Poleg IFAM pri reševanju pomembnih vprašanj sodelujejo tudi raziskovalci iz inštituta Fraunhofer za integrirane sisteme in naprave Technology IISB, za trdnost IWM in za strukturno trajnost in zanesljivost sistema LBF.

Kritiki tega sistema so našli pomanjkljivost koles z vgrajenim motorjem v negativnih učinkih pri upravljanju vozila. Dr Hermann Pleteit, vodja projekta IFM, odgovarja: »Motor je izjemno kompakten. Velika moč in močan navor povzročata le relativno nizko povečanje nevzmetene mase. Vendar lahko s primerno nastavitvijo šasije na različne načine – na primer z amortizerji – nadomestimo za te učinke. Tako potem ni vpliva na udobje pri vožnji.«

Raziskovalci se srečujejo s še enim izzivom: v nasprotju s konvencionalnimi vozili lahko električni avtomobili ponovno uporabijo energijo pri zaviranju in jo vrnejo nazaj v pogonsko baterijo. V zvezi s tem strokovnjaki omenjajo »obnavljanje«. V tem trenutku intenzivno delajo na povečevanju ponovno pridobljene energije za uporabo v prihodnosti. Konvencionalni zavorni sistem se bo sicer še vedno uporabljal, vendar le v izrednih razmerah.

S Fraunhofer motorjem, ki je vgrajen v kolo, raziskovalci uresničujejo zamisel Ferdinanda Porscheja za pogon avtomobila prihodnosti in testirajo komponente na predstavitvenem vozilu.