Menší, lehčí a výkonnější – zatím spíše hudba budoucnosti

Většina elektromobilů je dnes vybavena pohonnými jednotkami s tzv. radiálním magnetickým polem, které je kolmé k ose otáčení rotoru. To však vyžaduje větší prostorové nároky a je spojeno i s vyššími energetickými ztrátami, což dává hodnotu účinnosti těchto elektromotorů kolem 70 procent. Automobilky proto začínají koketovat s řešením v podobě elektromotoru s axiálním magnetickým tokem, kde jsou cívky i rotory uspořádány nikoli v pravém úhlu, ale souměrně. Díky tomu má být účinnost až 90procentní ve výrazně kompaktnější formě.
Oproti tradičním elektromotorům mohou mít tyto disky i větší poloměr a dosahovat tak větší točivý moment. Radiální koncept je obvykle efektivnější u průměrů do 150 mm, ale nad tento průměr nabízejí lepší parametry spíše řešení využívající axiální princip. Uspořádání elektromotoru také umožňuje efektivnější chlazení jednotlivých částí např. olejem.
Řešení motoru s axiálním magnetickým tokem má dlouhou historii, ale v použitelné podobě ho vyrobit dokázala až firma Yasa, kterou založil před 15 lety Tim Woolmer a která už má zaregistrováno přes150 patentů, jež řeší zejména nové uspořádání cívek. Dokonce přišla už s tak výkonnými motory, že ji v roce 2021 pod svá křídla převzal Mercedes.
Dosud se tento typ elektromotoru využíval hlavně jako podpůrný pohon v hybridech nebo jako startér. Pokrok v minimalizaci a hlavně vyřešení odvodu velkého množství vznikajícího tepla však otevírá cestu i k jeho nasazení jako pohonu pro elektromobily. To, že jsou tyto elektromotory až o polovinu menší i lehčí a zároveň výkonnější, je umožňuje integrovat např. do kol vozidel a výrazně tak šetřit na hmotnosti elektrických vozidel.
Nová generace motorů Yasa s axiálním tokem, které jsou v současné době ve vývoji a mají přijít v tomto desetiletí, by měla nabídnout více než 30 kW na kilogram, takže např. vůz o výkonu 300 koní by mohl být poháněn motorem vážícím méně než průměrný meloun.
Nicméně ani v tomto případě nejde o univerzální všelék na veškeré problémy – jinak by automobilky samozřejmě už toto řešení dávno nasadily. Motor s axiálním tokem je koncepčně velmi pěkný, ale ve srovnání s radiálním tokem je náročnější na sériovou výrobu – a to znamená i dražší. Zvláště, pokud jako v případě firmy Yasa, jsou při jeho výrobě používány na zakázku vyráběné stroje a pokročilé materiály.

Nejefektivnější elektromotor v historii
Tradiční elektromotory mají obvykle účinnost mezi 85–95 procenty, ale novinka, která nedávno rozčeřila zájem médií, by měla nabízet hodnotu až 98 procent, což v praxi znamená, že motor dokáže využít téměř veškerou přijatou energii a energetické ztráty snížit na minimum. Tuto superefektivní elektrickou pohonnou jednotku přitom stvořila firma, kterou jsme zvyklí spojovat se zcela jiným oborem: čínský výrobce mobilních telefonů Xiaomi.
Kromě účinnosti by však nový motor Xiaomi HyperEngine měl nabízet i neméně pozoruhodné další parametry. Přestože detailní údaje o jeho parametrech ještě nebyly zveřejněny, výrobce uvádí, že překonává mnoho současných elektromotorů na trhu a nabízí lepší akcelerační schopnosti i vynikající celkový výkon.
Zajímavým aspektem elektromotoru Xiaomi je inovativní systém chlazení, který by měl pomoci řešit jeden z klasických problémů elektrických pohonných jednotek: přehřívání, k němuž může docházet zejména při dlouhodobém používání nebo při vysoké zátěži. Pokročilý chladicí systém využívající speciální chladicí kapalinu cirkulující v motoru účinně odvádí teplo a zajišťuje, že všechny kritické části motoru jsou udržovány v bezpečné teplotě. Udržuje tak optimální teplotu motoru, a zvyšuje i jeho účinnost, což mu umožňuje pracovat na maximální výkon po delší dobu bez rizika poruchy z důvodu přehřátí. Prodlužuje tak i životnost motoru.

Řízen umělou inteligencí
Neméně pozoruhodná je na motoru Xiaomi i jeho integrace s chytrými technologiemi. Firma zakomponovala do svého elektromotoru umělou inteligenci (AI) a možnosti konektivity, což umožňuje efektivnější řízení spotřeby a možnosti diagnostiky v reálném čase. Senzory motoru nepřetržitě monitorují jeho výkon i stav a odesílají data do centrální řídicí jednotky, která využívá algoritmy AI k automatickému nastavení chodu na základě jízdních podmínek a stavu vozidla, čímž optimalizuje výkon i efektivitu.
Pokud by se prokázalo, že nový elektromotor má skutečně parametry, jimiž se chlubí jeho výrobce, a podařilo se jej prosadit v masovém měřítku do elektromobilů, může mít novinka značný dopad na automobilový průmysl. Díky extrémní účinnosti, výjimečnému výkonu a efektivnímu systému chlazení může posunout vývoj elektromobility o další mezník kupředu. Zvýšení účinnosti znamená, že vozidla budou schopna se stejným množstvím energie ujet delší vzdálenosti.
Motory HyperEngine jsou navrženy ve verzích V6, V6s a V8s, a podle Xiaomi představují vrchol inovací v různých aspektech, jako jsou materiály, statory a karbid křemíku, přičemž každá verze se může pochlubit unikátními vlastnostmi. Výsledky z předvýzkumných iniciativ naznačují výkony, které umožňují vývojovým motorům dosáhnout maximální rychlosti 35 000 ot./min.
Verze V6, která generuje působivý výkon 299 koní a pracuje na 400V architektuře, vykazuje točivý moment 400 Nm. Motor V6s pracující na pokročilé 800V platformě zvyšuje výkon na 374 koní a nabízí zvýšený točivý moment 500 Nm. Vlajková loď V8s disponuje impozantním výkonem 578 koní, točivým momentem 635 Nm a vynikající účinností 98,11 %. Tento výkonný motor dosahuje pozoruhodné hustoty výkonu 10,14 kW/kg a ohlašuje novou éru ve schopnostech elektromotorů.

Petr Kostolník
Foto: Yasa, Xiaomi

Publikováno: 25. 9. 2024 | Počet zobrazení: 77 10