Partneři připravované konference Smart city FOR ARCH prezentují své zkušenosti a inovativní řešení

„Pod pokličkou“ vývojářů společnosti DEVINN: Čím se liší konstrukce elektromobilů od klasických automobilů?

22.4.2020 Česká společnost DEVINN, zaměřená na vývoj automobilů, se stala jedním z partnerů konference Smart city FOR ARCH, pořádané provozovateli tohoto portálu. Vývojář společnosti DEVINN dále jednoduše a věcně shrnuje základní specifika konstrukce elektromobilu, jeho vlastnosti a odlišnosti od klasických „spalovacích“ automobilů.

Spalovací motor vs. elektromotor – princip fungování

Nejprve se ve stručnosti podívejme na spalovací motor. Ten nasává vzduch z okolí a palivo z nádrže. Hořením jejich směsi ve spalovací komoře dochází k rozpínání směsi a pohybu pístů. Tento pohyb roztáčí hřídel, která je přes spojku spojena s převodovkou, a ta pak roztáčí kola vozidla. Spaliny pak odcházejí ze spalovacích komor přes výfukové potrubí. Pro pohon vozidla jsou, jednoduše řečeno, potřeba následující komponenty: vzduchový filtr, sací potrubí, palivová nádrž, blok motoru s písty a hřídelí, spojka, převodovka a výfukové potrubí.

Elektrický pohon potřebuje zcela odlišné komponenty – funguje totiž na úplně jiném principu: V baterii vznikne chemickou reakcí elektrická energie, ta je vedena do výkonové elektroniky, která upraví napětí a proud pro aktuální potřeby elektrického motoru. V elektrickém motoru tvořeného rotorem a statorem se vytvářejí elektromagnetická pole, jejichž interakcí dojde k roztočení hřídele motoru. Tato hřídel je přes jednoduchý jednostupňový reduktor spojena přímo s koly vozidla. Při jízdě nejsou produkovány žádné plyny, výfukové potrubí není potřeba.

Senzorika motoru – dvě čidla stačí

Dnešní spalovací motory se staly velice složitými zařízeními s desítkami různých čidel, senzorů a servopohonů. Je to jednak výsledek přirozené snahy vývojářů zkonstruovat co nejlepší motor a jednak důsledek různých ekologických nařízení (filtry pevných částic, AdBlue apod.).

Oproti tomu je elektrický motor velice jednoduchý stroj, který ke své funkci potřebuje jedno čidlo polohy rotoru a jedno teplotní čidlo ve vinutí. Zatímco ve spalovacím motoru může dojít k poruše několika desítek nebo stovek dílů, v elektrickém motoru při správné konstrukci dochází pouze k opotřebení ložisek. Také tato ložiska by ale měla překonat životnost celého vozidla. Elektrický motor by tedy neměl vyžadovat žádnou údržbu během života elektromobilu.

Umístění motoru – v elektromobilu variabilní

Pro vozidla se spalovacím motorem se postupně ustálila koncepce s motorem vpředu a pohonem předních kol, případně pohonem všech kol. Pro spalovací motor byla tato koncepce výhodná hned z několika důvodů: Jsou jimi například potřeba deformační zóny vpředu, blízkost hnané nápravy k motoru, potřebná délka výfukového potrubí, velikost spalovacího motoru, potřeba chlazení a další.

Trakční, tedy pohonný, elektrický motor o stejném výkonu zabere méně místa, navíc nepotřebuje výfukové a sací potrubí a neohřívá se na tak vysoké teploty. Lze ho tedy umístit vícero způsoby s menšími konstrukčními omezeními v porovnání se spalovacím motorem.

Zde se mírně liší přístup různých výrobců: Například Tesla a nově i VW jdou cestou čistě elektrické platformy, kde vychází výhodněji umístění hlavního motoru k zadní nápravě, případně dvou motorů (vpředu a vzadu) pro pohon 4×4. Naproti tomu třeba Peugeot a Hyundai používají společnou platformu pro elektrická a spalovací vozidla. Nahrazují tedy spalovací motor elektrickým, a tudíž je umístěný u přední nápravy.

Ilustrační fotografie k článku ukazuje motorový prostor elektromobilu Nissan Leaf.

Spojka – jednoduše není potřeba

Elektrické auto nemá spojku. Jak je to možné?

Spalovací motor musí mít při rozjezdu určité nenulové otáčky, k postupnému vyrovnání otáček motoru a kol využívá spalovací motor spojku.

Oproti tomu elektrický motor je schopný uvést celé vozidlo do pohybu od nulových otáček. Spojka tedy není potřeba. Stejně tak není potřeba setrvačník a převodovka, a to ani automatická. Je aplikován pouze stálý převod mezi motorem a koly.

„Plyn“ – reakce téměř okamžitá

Reakce elektrického vozidla na „plyn“ – tedy správně akcelerátor – je téměř okamžitá. Elektrický motor má výrazně méně točivých setrvačných hmot. Navíc pro zvýšení rychlosti není nutné zvyšovat otáčky turbodmychadla, řadit rychlostní stupně a podobně, jako u „spalovacího“ auta. Stačí jednoduše změnit spínací logiku tranzistorů, které spínají třeba 20 000krát za vteřinu. Zrychlení se tedy dostaví téměř okamžitě.

K tomu dvě poznámky redakce:

Zmíněné tranzistory zde slouží k ovládání elektrického výkonu skrze pulsní regulaci. Při ní se tranzistor chová jako výkonový spínač s velmi krátkou dobou sepnutí a rozepnutí, který v rychlém sledu zapíná a vypíná proud do elektromotoru a postupně tak, jednoduše řečeno, vpouští do motoru stále větší dávky elektřiny. Starším, mnohem méně efektivním způsobem je odporová regulace, kdy se část elektrické energie na přívodu k motoru mění v odporech čili rezistorech na teplo (pamětníkům a fandům starých tramvají se v té souvislosti nejspíš vybaví reostat – nastavitelný rezistor, ovládaný tramvajákovou klikou).

Okamžité zrychlení moderního elektrického vozidla je u elektrických vlaků, tramvají či metra přijímáno odbornou i laickou veřejností jako naprostá samozřejmost. Naproti tomu u elektromobilu je (trochu paradoxně) stále vnímáno jako zvláštnost.

Hmotnost elektromobilu – baterie představují významnou zátěž

Problémem elektrických vozidel je velikost a hmotnost baterie. Pro představu: Baterie Modelu 3 od Tesly, která stačí pro dojezd 400 – 500 km, váží kolem 500 kg. Mějme přitom na zřeteli, že Tesla je na tom se svými bateriovými úložišti pravděpodobně ze všech výrobců nejlépe.

Zvýšená hmotnost vozidla negativně ovlivňuje jeho jízdní vlastnosti. Aby byl tento vliv co nejmenší, je baterie umístěna co nejblíže k vozovce. Těžiště elektrických aut je tedy velmi nízko, což příznivě ovlivňuje chování v zatáčkách a částečně kompenzuje zvýšenou hmotnost vozidla.

Pro snížení celkové hmotnosti elektrických vozidel se výrobci snaží také snížit hmotnost karoserie a ostatních komponent. Děje se tak využitím hliníkových (Tesla X a S) a kompozitních materiálů (BMW i3), nebo vysokopevnostní oceli (Tesla Model 3).

Údržba elektromobilu – minimální

Elektrické vozidlo vyžaduje minimální údržbu. Na rozdíl od vozidla se spalovacím motorem není potřeba měnit olej, vzduchový filtr, palivový filtr, zapalovací svíčky, rozvodný řemen s kladkami a vodním čerpadlem. Vozidlo nemá alternátor a řemenice, díky rekuperaci, kdy elektromotor při zpomalování funguje jako generátor a dodává zpět elektrickou energii do baterie, dochází k minimálnímu opotřebení brzdových destiček a kotoučů.

Degradace baterie – prozatím otevřený problém

Během provozu dochází k postupné degradaci baterie, kterou bude dříve nebo později nutné vyměnit nebo repasovat. Degradace baterie a s ní související snižování dojezdu bude pravděpodobně u každého vozidla probíhat trochu jinak. Záleží především na stylu jízdy, teplotě okolí, využívání rychlonabíjení a na dalších vlivech.

Většina výrobců dnes poskytuje záruku kolem 160 000 km nebo 8 let na snížení kapacity maximálně o 25 %. Jak bude probíhat a kolik bude stát případná repase nebo výměna baterie, bude záležet na programech výrobců a vývoji ceny lithiových článků. V extrémních případech by mohla cena výměny dosahovat sta tisíců korun.

Bezpečnost elektromobilu – hořlavost baterií a vysoké napětí neradno podceňovat, netřeba přeceňovat

Baterie elektrických vozidel jsou vysoce hořlavé. To je ovšem benzín také. Stal se nicméně tak běžnou součástí dopravy, že už většina lidí žádné mimořádné nebezpečí v tomto směru nevnímá.

V elektrických vozidlech je elektrická soustava s napětím kolem 400 V, které může u člověka při dotyku vést ke smrtelnému poranění. Tytéž následky ale může mít i napětí 230 V, které je ve většině elektrických zařízení v domácnosti.

V elektrických vozidlech je tato elektrická soustava izolovaná od země a od karoserie. Pro zásah elektrickým proudem by bylo nutné dotknout se jednou částí těla plusového a druhou minusového vodiče (tzn. dvou různých poškozených vodičů naráz). Navíc jsou veškeré kabely provedeny ve vícenásobné izolaci a elektronika hlídá, zda nedošlo k takovému poškození, při kterém by se dostalo napětí na karoserii vozidla.

Jak tedy patrno, běžná domovní instalace může být při banální poruše nebo neodborném zacházení pro životy a zdraví lidí mnohem rizikovější než elektrická soustava elektromobilu.

Aktuální výzvy pro vývoj elektromobilu – hmotnost a cena

Elektrická auta tedy mohou být výrazně jednodušší s menšími nároky na údržbu i s vyšším komfortem pro uživatele, neočekává-li se od nich nabíjení na dlouhých trasách. Největší aktuální výzvou pro vývojáře je snížení hmotnosti a ceny baterie, a tedy i ceny celého vozidla (cena baterie může tvořit více než polovinu ceny elektromobilu – pozn. red.).

DEVINN, redakčně upraveno

Ilustrační foto © redakce Smartcityvpraxi.cz

Další informace zde

Přečtěte si také:

Rychlodobíjení alias Fast-charging

17.4.2020 V tomto článku rozluštíme, jaké technologie jsou vhodné pro rychlodobíjení, a poodkryjeme jejich ekonomický smysl. Vynecháme segment osobních automobilů, dálkových (linkových) autobusů a tahačů, u kterých je zaměření především na co nejdelší dojezd mezi dvěma nabíjecími stanicemi bez zastávky. Výborným příkladem pro rychlodobíjení je segment městských autobusů, který má pravidelné zastávky, otáčky na konečné a pauzy řidičů dané jízdním řádem, které je možné využít pro nabíjení. Proto je zde možnost využít rychlého dobíjení a jeho ekonomických výhod. Ale pojďme na to od začátku.

Celý článek zde

Příběh ze života o Rozumném Městě, Smart Kocourkově a strategii smart city

20.3.2020 Využívání rozmanitých chytrých pomocníků začíná strategií smart city. Budeme Vám zde vyprávět příběh o dvou městech a jejich strategiích smart city, s nimiž jsme se setkali během naší konzultační práce. Příběh ukazuje dva zcela odlišné přístupy ke konceptu smart city a vytváření jeho strategického dokumentu – rozumný a, řekněme, méně rozumný. Nechceme tu chválit jedno město a pranýřovat druhé, nýbrž ukázat, v čem je problém a v čem je vtip. Městům jsme proto dali fiktivní názvy Rozumné Město a Smart Kocourkov. Jejich příběhy ale fiktivní nejsou – jsou ze života. Nanejvýš jsme je tu a tam trochu zjednodušili, abychom pro samé stromy nepřestali vidět les.

Celý článek zde

Brožura „Příběhy chytrých pomocníků“ - druhé vydání

V březnu 2020 vyšla brožura „Příběhy chytrých pomocníků“, druhé vydání. Najdete zde opět příběhy o moderních technologiích ve službách měst a obcí, a také příběh ze života o Rozumném městě, Smart Kocourkově a strategii smart city. Je to příběh z konzultační praxe konzultační firmy provozující tento portál. Rozumné Město a Smart Kocourkov jsou fiktivní názvy dané skutečným městům. Jak název napovídá, tento příběh ukazuje dva zcela odlišné přístupy ke konceptu smart city a vytváření jeho strategického dokumentu – rozumný a, řekněme, méně rozumný. Články z této brožury také publikujeme na našich portálech.

Celá brožura – druhé vydání, je k dispozici ke stažení ve formátu pdf zde

Jak si „srovnat svoje smart noty“: nabízíme interaktivní školení smart city pro města, obce a regiony

Řada českých měst a obcí má v současné době zájem o postavení „smart city“ či „chytré obce“ a k tomuto postavení již často podniká konkrétní kroky. Problém je, že pojem smart city provází v ČR (ostatně i jinde ve světě) řada nedorozumění – od pojímání smart city jako pouhého „digitálního města“ po technické výstřelky typu „chytré“ lavičky. V této situaci se provozovatelé našeho portálu, firma Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services, rozhodli nabídnout městům, obcím a dalším institucím zainteresovaným na rozvoji „smart“ konceptu krátké interaktivní školení pro praktickou realizaci tohoto konceptu v jejich konkrétních podmínkách.

Celý článek zde

Consulting Services: Naše odborné služby

Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services je konzultační firma v oblasti inovativních technologií pro dopravu a smart city (včetně energetiky a vodíkových technologií), která rovněž provozuje informační portály www.smartcityvpraxi.cz a www.proelektrotechniky.cz a organizuje odborné akce. V rámci našich odborných služeb Vám nabízíme vypracování strategie smart city, spolupráci na vytváření strategických dokumentů, vytváření a realizace projektů pro smart city, další odborné konzultační služby (studie, průzkumy, analýzy), vytváření a realizace dalších projektů s inovativními technologiemi (automatická vozidla, vodíkové technologie, elektromobilita aj.), specializované vzdělávací akce „na klíč“, prezentační a autorské služby (prezentace na konferencích, portálech). Celý článek zde

Smart city v praxi: první kniha českého autora o konceptu smart city a jeho zavádění v každodenním životě

Chytrým městem, obcí, či regionem, označovaným souhrnně pojmem „smart city“, rozumíme koncept strategického řízení, při němž jsou využívány moderní technologie z oblasti energetiky a služeb, mobility a informatiky pro ovlivňování kvality života ve městě, a následně k dosahování hospodářských a sociálních cílů. Nejde tedy o pouhé „digitální město“ nebo o nepromyšlené pořizování nákladných moderních technologií pro potřebu měst a regionů, jak je tento pojem někdy mylně interpretován. Zhruba stopadesátistránková barevná publikace Smart city v praxi s bohatým obrazovým doprovodem je přednostně určena jako praktická příručka těm, pro něž koncept smart city představuje každodenní práci řídících pracovníků a specialistů při vytváření strategie chytrého města a při jejím naplňování pomocí projektů moderních technologií.

Více o knize zde

Knihu je možné zakoupit v e-shopu vydavatelství Profi Press zde

Cyklus odborných konferencí „Smart city v praxi“, „Efektivní elektromobilita v organizacích“ a „Elektrické autobusy pro město“

Konference „Elektrické autobusy pro město“ se již od svého prvního běhu v říjnu 2013 vyprofilovala jako zcela ojedinělá prezentační a vzdělávací akce i jako místo vzájemné výměny aktuálních zkušeností mezi profesionály z elektrické osobní dopravy. Díky svému zaměření na konkrétní téma, konkrétní prezentující a konkrétní publikum se tato konference stala prostředkem přímé komunikace mezi výrobci elektrobusů a trolejbusů (včetně jejich komponent a infrastruktury) a jejich provozovateli a uživateli. V neposlední řadě zde hrají důležitou roli i zástupci institucí, které rozhodují o financování této dopravy, nebo mají v tomto ohledu aktuální a spolehlivé informace. Konference „Efektivní elektromobilita v organizacích“ je první konferencí svého druhu v ČR, prezentující elektromobily jako dopravní prostředek pro organizace soukromého a veřejného sektoru, ne tedy a priori jako luxusní nebo zábavní předmět pro elektromobilní nadšence a jejich sdružení. Obsah konference je cíleně zaměřen na organizace a správce jejich vozového parku. Konference „Smart city v praxi“ je zaměřena především na ty zástupce měst a obcí a veřejných organizací, kteří se budou rozhodovat o volbě konkrétních řešení od konkrétního dodavatele pro definování a naplňování investičních projektů, jimiž je koncept smart city v daném městě realizován.

Pozvánky na tyto konference a zprávy z těchto a dalších konferencí naleznete v naší rubrice Konference zde

Co to je a jak funguje inteligentní město – smart city

Pojmem smart city rozumíme koncept strategického řízení města, resp. obce nebo regionu (pro jednoduchost hovořme dále pouze o „smart city“ bez dalšího rozlišení), při němž jsou využívány moderní technologie pro ovlivňování kvality života ve městě. Přitom dochází k synergiím mezi různými aktivitami a veřejnými službami, díky nimž město funguje – především doprava, logistika, bezpečnost, energetika, správa budov, atd. V konceptu smart city je současně kladen důraz na „tvrdé“ i „měkké“ aspekty řízení života ve městě a na soulad „šedé“ a „zelené“ infrastruktury města. Celý článek zde

Smart city – inteligentní město, město budoucnosti

Na redakci našeho portálu se obrátili kolegové s prosbou, abychom koncept smart city vysvětlili mladým čtenářům ve věku -nácti nebo čerstvých -ceti. Takové prosbě nejde odolat, zvlášť když ve zmíněném věku je právě teď generace našich dětí. Vymyslel jsem si tedy návštěvu ve fiktivním smart city a duchem jsem se přitom vrátil o nějakých třicet let zpátky. Redakční počítač byl najednou pryč a já posedával v moderním vlaku, s cizími nápisy za okny…

Celý článek zde