Automobilių pramonės inžinieriams ir dizaineriams išradingumo netrūksta, tačiau netgi jų galimybės kuriant viskam tinkančias technologijas yra ribotos.
Ir nors elektrifikuoti įprastą automobilį nėra itin sudėtinga užduotis, ant naujos kartos pavaroms skirtų platformų gaminami modeliai yra visapusiškai pranašesni.
Naujos kartos elektromobilių teko palūkėti
Pirmieji elektromobiliai išsiskyrė savo išvaizda, tačiau didžiausi jų privalumai atsiskleidė tuomet, kai pasirodė ant specialių platformų pagaminti naujos kartos modeliai. Tai šiek tiek užtruko, nes naujo tipo pavarų ir su jomis susijusių technologijų tobulinimas pareikalavo nemažų investicijų bei tūkstančių darbo valandų.
Netgi automobilių pramonės gigantui „Volkswagen“ prireikė laiko ID.3 modeliui parengti – jis buvo pristatytas 2019-aisiais. Įmonė „General Motors“ tuo metu jau turėjo patobulintą elektromobilių platformą, o greitai prie jų ir senbuvių „Tesla“ bei „Nissan“ prisijungė „Hyundai“ ir „Mercedes-Benz“.
Daugelis elektromobilių gamintojų iki šiol naudoja adaptuotas universalias arba ne tik elektros, bet ir hibridinėms pavaroms skirtas platformas. Vis dėlto dauguma jų taip pat jau atskleidė ir specialių platformų pristatymo datas.
Kauno technologijos universiteto (KTU) Elektros ir elektronikos fakulteto docentas Jonas Vanagas pastebi, kad elektromobilių technologijos pastaraisiais metais tobulėja itin sparčiai. Anot mokslininko, geras to pavyzdys yra „Nissan Leaf“. Pirmosios kartos modeliuose sinchroninis elektros motoras ir srovės keitiklis buvo montuojami atskirai, o naujuose elektromobiliuose viskas integruota viename bloke.
„Remontuoti automobilį galbūt sudėtingiau, tačiau, turint omenyje elektros pavaros patikimumą, toks sprendimas buvo didžiulis žingsnis į priekį. Greta to pagerėjo komunikacija tarp skirtingų mazgų, atsirado gerokai daugiau daviklių, todėl valdymas tapo tikslesnis“, – komentuoja pašnekovas.
Prie elektros pavaros pritaikyta konstrukcija
Automobilių konstrukcija, anot J. Vanago, neišvengiamai turėjo keistis, nes iki šiol naudotos platformos buvo pritaikytos vidaus degimo varikliams, transmisijai ir degalų bakams. Svarbiausia elektromobilių dalis – apačioje montuojama baterija, o pagal tai reikėjo keisti viską, įskaitant kėbulo proporcijas.
„Tobulinant elektromobilius reikšmingą darbą atliko ne tik kėbulų inžinieriai ar dizaineriai, bet ir medžiagotyros specialistai. Taip pat itin svarus buvo elektros bei elektronikos inžinierių bei kitų sričių specialistų indėlis. Labai smagu, jog kai kurios elektromobilių dalys gaminamos ir Lietuvoje“, – apie technologijų progresą kalba mokslininkas.
Elektromobiliams skirtose platformose visiškai pašalintas centrinis tunelis ir gerokai į priekį pastumta variklio skyriaus pertvara. Tai leido smarkiai išplėsti salono erdvę. Rengdami pirmosios kartos ID.3 hečbeką, tuo sumaniai pasinaudojo „Volkswagen“ inžinieriai, o bene geriausias efektyvaus erdvės planavimo pavyzdys yra „Hyundai Ioniq 5“ modelis.
„Viena vertus, inžinieriai ir dizaineriai gavo daugiau laisvės, tačiau jiems vis tiek reikėjo sugalvoti, kaip tinkamai išdėstyti kėbulo elementus ir sutalpinti visus mazgus. Elektromobilis turi būti atsparus smūgiams, atlaikyti gniuždymo jėgas ir įvairias perkrovas. Kiekvienu atveju reikalingi specifiniai sprendimai“, – dėsto J. Vanagas.
Vienas svarbiausių elektromobiliams skirtų platformų pokyčių – grįžimas prie galinių varančiųjų ratų pavaros. Dėl didelio elektros motoro sukimo momento pajudant iš vietos priekiniai ratai yra linkę labai greitai prasisukti. Staigiai startuojant labiau apkraunama galinė ašis, taigi perduodant sukimo momentą galiniams, o ne priekiniams ratams, problemą pavyksta išspręsti be papildomų priemonių.
Neatsitiktinai galiniais ratais varoma dauguma naujos kartos elektromobilių, įskaitant ir tokius modelius kaip „Hyundai Ioniq 5“, „Kia EV6“ ar „Honda e“.
Naudoja perdirbtas ir kompozicines medžiagas
Dėl montuojamų baterijų pasikeitė ir automobilio dugnas – jis įgijo kone taisyklingą stačiakampio formą. Žvelgiant iš apačios, nauji elektromobiliai primena riedlentes. Tokia paprasta konfigūracija leidžia lengvai keisti baterijos celių skaičių.
Saugią konstrukciją galima sukurti tik skiriant tam gana stambias investicijas. Tai atsispindi ir šiek tiek aukštesnėje nei įprastų modelių elektromobilių kainoje: nors projektavimas persikėlė į skaitmeninę erdvę, papildomos išlaidos – neišvengiamos. J. Vanagas prisimena pirmųjų kiniškų elektromobilių saugumo testus, kurių rezultatai buvo ypač prasti.
„Tie modeliai buvo visiškai nesaugūs. Dar ir dabar kinišką elektromobilį reikėtų rinktis itin atsargiai. Aišku, tokie automobiliai gerokai pigesni, tačiau dažnu atveju kelia įtarimą, kad gamintojus domina tik greitas pelnas. JAV, Japonijos, Pietų Korėjos ar Europos šalių bendrovių požiūris visiškai kitoks – saugumui skiriamas išskirtinis dėmesys“, – pastebi docentas.
Mokslininkas priduria, jog elektromobilių platformos padeda diegti žiedinės ekonomikos modelį. Tai reiškia, kad naudojama daugiau perdirbtų žaliavų, įvairių kompozicinių ir iš atsinaujinančių šaltinių gaunamų medžiagų.
„Įvairūs kompozitai keičia netgi plieno lydinius, tačiau jų savybės labai panašios. Jie tokie pat plastiški kaip metalai, bet dar tvirtesni, tad įvykus avarijai nelūžta. Vis plačiau naudojami įvairūs anglies pluošto junginiai, kevlaras ir kitos medžiagos, kurios ilgą laiką buvo tikra egzotika“, – apie pažangą mažiau matomoje srityje aiškina specialistas.
Spartusis įkrovimas suteikė naujų galimybių
Didžiausias privalumas žvelgiant į naujos kartos elektromobilių vidų – lygios salono grindys. Elektros motoras įprastai montuojamas gale, todėl priekinė ašis maksimaliai pastumiama į priekį. Tai leidžia pastebimai padidinti salono erdvę.
Šiuo aspektu elektromobiliai pranašiausi, palyginti su vidaus degimo variklius arba hibridines jėgaines turinčiais modeliais. Tarp vidutinio dydžio šeimyninių automobilių salono erdve išsiskiria „Tesla Model 3“, „Hyundai Ioniq 5“ ar „Audi Q4 e-tron“ modeliai. Visi šie elektromobiliai gaminami ant specialių platformų.
Naujos kartos elektromobilių platformos išsiskiria ir pažangiais įkrovimo būdais. Iki 250 kW galia įkraunami „Tesla“ elektromobiliai ilgą laiką buvo neįveikiami šioje srityje, tačiau pažangios „Audi“, „Porsche“, „Kia“ ir „Hyundai“ modeliuose naudojamos 800 voltų sistemos pakeitė nusistovėjusią tvarką. Pavyzdžiui, naujojo „Hyundai Ioniq 5“ bateriją nuo 10 iki 80 proc. galima įkrauti vos per 18 minučių.
„Šiuolaikinės technologijos leidžia 100 km reikalingą energiją įkrauti per dvi minutes. Tačiau toks įkrovimas iki 500 amperų srove – papildomas stresas baterijai, nes jos įkrovimo ciklų skaičius mažėja. Taigi tenka rinktis tarp įkrovimo greičio ir baterijos ilgaamžiškumo“, – paaiškina J. Vanagas.
Jis prognozuoja, kad ateityje didelis dėmesys bus skiriamas vandenilio technologijoms. Prie to iš peties pluša ir KTU mokslininkai. Automobilių su degalų elementais ratus taip pat suka elektros varikliai, tačiau vietoje baterijų montuojamos vandenilio talpyklos. Kuro celėje vandenilis jungdamasis su oru gamina elektrą, kuri ir tiekiama elektros motorui.
„Baterijų gamybai naudojami gamtos ištekliai yra riboti arba dar neatrasti, o žaliojo vandenilio gamybos technologijos taikant elektrolizę yra neišsemiamos“, – pabrėžia pašnekovas.
