Nuo 2028 metų elektromobiliai gali pasikeisti iš esmės: varikliai keliasi į ratus, o elektros sąnaudos gali sumažėti net 20 proc.

Elektromobilių gamintojai jau daugelį metų varžosi, kas pasiūlys didesnį akumuliatorių, greitesnį įkrovimą ar ilgesnį nuvažiuojamą atstumą. Tačiau Vokietijos inžinieriai pasirinko visai kitą kryptį. Užuot didinę baterijas, jie nusprendė pakeisti vieną svarbiausių automobilio dalių – patį elektros variklį. Ir ne šiaip jį patobulinti, o perkelti tiesiai į automobilio ratą. Tokia konstrukcija galėtų leisti atsisakyti dalies įprastų pavaros komponentų, sumažinti automobilio svorį ir atlaisvinti daugiau vietos keleiviams ar bagažui.

Miunchene įsikūrusi technologijų bendrovė „DeepDrive“ spalio 8 dieną paskelbė apie svarbų laimėjimą. Jos sukurtą naujos kartos elektros pavarą pasirinko vienas didžiųjų pasaulio automobilių gamintojų, o serijinę gamybą planuojama pradėti 2028 metais. Gamintojo pavadinimas kol kas slepiamas, todėl dar nežinoma, kuriame automobilyje pirmą kartą išvysime naująją technologiją.

Didžiausią susidomėjimą kelia bendrovės pažadas, kad jos sukurti varikliai gali padidinti elektrinės pavaros efektyvumą iki 20 procentų. Jeigu tokie rezultatai pasitvirtintų masinės gamybos automobiliuose, tai būtų reikšmingas žingsnis elektromobilių pramonėje. Vis dėlto svarbu suprasti, kad 2028 metais ne visi elektromobiliai staiga turės variklius ratuose, o paskelbto susitarimo detalės dar neatskleistos. „DeepDrive“ kuria kelias skirtingas pavaros versijas, todėl kol kas nepatvirtinta, kuri iš jų pasirinkta pirmajam serijiniam projektui.

Variklis tiesiai rate: kodėl vokiečiai nusprendė atsisakyti įprastos konstrukcijos?

Šiuolaikiniuose elektromobiliuose elektros variklis dažniausiai montuojamas prie priekinės arba galinės ašies. Sukimo momentas ratams perduodamas per reduktorių, diferencialą ir pavaros velenus. Nors tokia sistema gerokai paprastesnė už įprasto benzininio automobilio transmisiją, joje vis tiek yra mechaninių komponentų, kurie užima vietą, turi svorio ir sukelia tam tikrų energijos nuostolių.

„DeepDrive“ siūlo vieną iš galimų alternatyvų – variklį, įmontuojamą tiesiai į rato stebulės mazgą. Tokioje sistemoje kiekvienas varomas ratas gali turėti atskirą elektros variklį, todėl nebereikia įprastų pavaros velenų ir kai kurių kitų transmisijos elementų. Elektros energija paverčiama rato sukimu gerokai tiesesniu būdu.

Tačiau didžiausia naujovė slypi ne vien variklio vietoje. Vokietijos bendrovė sukūrė patentuotą dviejų rotorių konstrukciją. Įprastame elektros variklyje dažniausiai naudojamas vienas rotorius, o „DeepDrive“ sprendime statorius yra tarp dviejų rotorių, kurie veikia kartu. Tokia konstrukcija leidžia pasiekti didelį sukimo momentą ir gali padėti efektyviau panaudoti elektros energiją bei sumažinti reikalingų medžiagų kiekį.

Bendrovė jau sukūrė skirtingos galios variklių. Vienas jų, RM 1800, išvysto iki 160 kW, arba maždaug 218 AG, galią ir 1 800 Nm sukimo momentą. Tai įspūdingi rodikliai kompaktiškam mazgui, tačiau juos reikėtų vertinti atsargiai: skirtingų konstrukcijų variklių sukimo momento skaičių negalima tiesiogiai lyginti neatsižvelgiant į reduktoriaus perdavimo santykį ir matavimo vietą.

Svarbu ir tai, kad ši technologija nėra visiškai naujas išradimas. Varikliai ratų stebulėse buvo naudojami dar prieš daugiau kaip šimtmetį. Panašų principą turėjo ankstyvasis Ferdinando Porsche kurtas „Lohner-Porsche“ automobilis. Tačiau anuomet tokių transporto priemonių galimybes ribojo sunkios baterijos, brangios medžiagos ir nepakankamai pažangi elektros įranga. Dabar, atsiradus geresnėms baterijoms, elektroniniam valdymui ir kompaktiškiems elektros varikliams, senoji idėja vėl tapo aktuali.

Bandymams pasirinko „Tesla“: rezultatai nustebino pačius inžinierius

Norėdama pademonstruoti naujos technologijos galimybes, „DeepDrive“ pasirinko „Tesla Model 3“. Automobilyje buvo sumontuoti du nauji elektros varikliai, kurie suka galinius ratus. Dėl tokios konstrukcijos tapo nebereikalingas originalus centrinis galinės ašies pavaros mazgas, o jo vietoje atsirado nemažai laisvos erdvės.

Bendrovės duomenimis, pakeitus įprastą pavarą dviem ratų varikliais, bandomojo automobilio masę pavyko sumažinti maždaug 30 kilogramų. Be to, atsirado vietos, kurią ateities automobilių gamintojai galėtų panaudoti didesniam akumuliatoriui, papildomam bagažo skyriui arba tiesiog kompaktiškesnei automobilio konstrukcijai.

Bandomoji „Tesla“ jau įveikė daugiau nei 2 500 kilometrų, o naujoji technologija taip pat buvo tikrinama sudėtingesnėmis kelio sąlygomis ir žemoje temperatūroje. Automobilį bandę inžinieriai važiavo nelygiais keliais, tikrino jo elgesį esant didesnėms apkrovoms ir stebėjo variklių veikimą. Tokie bandymai rodo, kad konstrukcija nėra vien laboratorinis eksperimentas.

Vis dėlto keli tūkstančiai kilometrų dar neįrodo ilgalaikio patikimumo. Serijiniame automobilyje nauja pavara turės atlaikyti šimtus tūkstančių kilometrų, nuolatines vibracijas, lietų, sniegą, kelio druską ir temperatūrų pokyčius. Būtent tai bus vienas svarbiausių išbandymų prieš pradedant masinę gamybą.

Didelio automobilių pramonės susidomėjimo ši technologija jau sulaukė. Jos kūrimą ir bandymus remia su BMW bei „Volkswagen“ susiję investuotojai ir partneriai, o automobilių komponentų gamintoja „Continental“ kartu su „DeepDrive“ kuria kompaktišką pavaros bei stabdžių sistemą. Siekiama, kad ratų varikliai galėtų būti gaminami dideliais kiekiais ir naudojami ne tik brangiuose elektromobiliuose, bet ir įprastuose šeimos modeliuose.

Iki 20 procentų didesnis efektyvumas: ką tai reikštų Lietuvos vairuotojams?

Daugeliui elektromobilių savininkų svarbiausias klausimas būtų labai paprastas: kiek daugiau kilometrų galėsiu nuvažiuoti su tuo pačiu akumuliatoriumi? „DeepDrive“ teigimu, jos variklių technologija, palyginti su kai kuriais įprastais sprendimais, gali užtikrinti iki 20 procentų didesnį efektyvumą. Tačiau tai nereiškia, kad kiekvienas automobilis su tokiais varikliais automatiškai sunaudos penktadaliu mažiau elektros.

Automobilio energijos sąnaudas lemia ne vien variklis. Didelę reikšmę turi kėbulo aerodinamika, padangos, svoris, važiavimo greitis, lauko temperatūra ir salono šildymas. Pavyzdžiui, žiemą Lietuvoje nemaža dalis energijos sunaudojama šildymui, o važiuojant greitkeliu didėja oro pasipriešinimas. Todėl efektyvesnis variklis gali pagerinti bendrą rezultatą, tačiau tikrasis sutaupymas paaiškės tik atlikus nepriklausomus bandymus su serijiniais automobiliais.

Vis dėlto potenciali nauda akivaizdi. Jeigu automobilių gamintojui pavyktų sumažinti pavaros energijos nuostolius, jis galėtų rinktis iš dviejų galimybių: išlaikyti esamą akumuliatoriaus talpą ir padidinti nuvažiuojamą atstumą arba naudoti mažesnę bateriją, tačiau išsaugoti panašias automobilio galimybes. Antrasis variantas ypač svarbus, nes akumuliatorius yra viena brangiausių elektromobilio dalių.

„DeepDrive“ taip pat skaičiuoja, kad naujos konstrukcijos pavara ateityje galėtų sumažinti vieno automobilio sistemos gamybos sąnaudas maždaug 1 000 eurų. Tačiau tai yra gamintojo prognozė, o ne garantuotas tiek pat mažesnis automobilio kainos pasiūlymas pirkėjui. Galutinę kainą nustatys automobilių gamintojai, įvertinę gamybos, surinkimo, priežiūros ir garantines išlaidas.

Dar vienas galimas privalumas – tiksliau valdomas kiekvieno rato sukimo momentas. Jei automobilis turi atskirus variklius, elektronika gali lanksčiau paskirstyti trauką tarp ratų, o tai naudinga stabilumo ir sukibimo valdymui. Tokie sprendimai ypač įdomūs visais ratais varomiems automobiliams, tačiau jų galimybės priklauso nuo visos transporto priemonės valdymo sistemos.

Yra viena problema, kurios gamintojai dar negali ignoruoti

Nors ratų varikliai atrodo patraukliai, jie turi ir konstrukcinių trūkumų. Vienas svarbiausių – papildoma neamortizuojama masė. Tai automobilio dalys, kurių svorio tiesiogiai nelaiko pakaba: ratai, dalis stabdžių bei kiti su jais judantys komponentai. Kai variklis montuojamas tiesiai prie rato, ši masė gali padidėti, o tai tam tikromis sąlygomis gali paveikti važiavimo komfortą ir ratų sukibimą su nelygiu keliu.

Lietuvos vairuotojams tai ypač aktualu dėl kelių būklės. Automobilis turi patikimai važiuoti ne tik lygiu greitkeliu, bet ir per duobes, nelygius miesto gatvių sujungimus bei prastesnės dangos užmiesčio kelius. Todėl inžinieriai privalo užtikrinti, kad variklio montavimas prie rato nepablogintų pakabos darbo ir nepadidintų jautrumo smūgiams.

Kitas klausimas – remontas. Įprastame elektromobilyje variklis montuojamas atskirai nuo rato, o naujoje konstrukcijoje jis tampa rato mazgo dalimi. Todėl gedimo atveju remontas gali būti sudėtingesnis arba brangesnis, ypač jeigu pažeidžiami keli integruoti komponentai. Kol kas nėra viešų duomenų, kurie leistų patikimai palyginti ilgalaikes tokios sistemos eksploatavimo išlaidas su tradicine elektrine pavara.

Gamintojai taip pat turi išspręsti aušinimo ir sandarumo klausimus. Ratų zonoje nuolat kaupiasi vanduo, purvas, druska, o važiuojant nelygiu paviršiumi atsiranda stiprių vibracijų. Norint, kad naujasis sprendimas taptų masiniu produktu, jis turės būti ne tik efektyvus, bet ir patikimas kasdienėmis sąlygomis.

Būtent todėl 2028 metais planuojama serijinės gamybos pradžia yra svarbus žingsnis, bet dar ne galutinė pergalė. Kol kas nežinoma, kuris automobilių gamintojas pirmasis pradės naudoti „DeepDrive“ technologiją, kokiame modelyje ji pasirodys ir ar iš pradžių bus pasirinkta tiesiai ratuose montuojama, ar kita dviejų rotorių variklio versija.

Tačiau pats technologijos vystymasis rodo įdomią automobilių pramonės kryptį. Ilgą laiką gamintojai daugiausia dėmesio skyrė vis didesnėms baterijoms, o dabar vis aktyviau ieškoma būdų tą pačią sukauptą energiją panaudoti efektyviau. Jeigu naujoji vokiška pavara pasiteisins, ateities elektromobiliai galėtų tapti lengvesni, erdvesni ir ekonomiškesni, net jei jų akumuliatorių talpa nebedidėtų.