Gdyby dało się wsadzić napęd bezpośrednio w koło, to można byłoby wyrzucić pół samochodu. Zniknęłyby wały napędowe, rozbudowane przekładnie, część elementów zawieszenia, a inżynierowie dostaliby do dyspozycji zupełnie nową swobodę projektowania nadwozia i wnętrza. Ten pomysł często wraca, ale za każdym razem rozbija się o twardą rzeczywistość – zbyt dużą masę, zbyt słaby moment obrotowy i problemy z trwałością przy realnych obciążeniach na drodze.
Teraz jednak brytyjska firma YASA, która jest znana z dostaw dla producentów supersamochodów, twierdzi, że jej najnowszy prototyp w końcu pokonuje te bariery. Czy to oznacza prawdziwą zmianę paradygmatu w konstrukcji aut na prąd?
Nowy silnik YASA może wywrócić rynek samochodów elektrycznych do góry nogami
Zaprezentowany przez YASA silnik elektryczny bije wszystkie rekordy. Wprawdzie trudno w to uwierzyć, ale każde koło wyposażone w ten silnik ma generować ponad 1000 koni mechanicznych, a wszystko to przy masie rzędu 12,7 kg, którą łatwo podnieść jedną ręką. Sedno sprawy tkwi w imponującej gęstości mocy, bo stosunek wspomnianej wagi do szczytowej mocy rzędu 1005 koni mechanicznych (750 kW) wynosi aż 79,1 KM na kilogram. Dla porównania słynny silnik Dark Matter od Koenigsegga, uznawany za niezwykle wydajny, waży około 39 kilogramów i oferuje 789 KM, co przekłada się na stosunek 20 KM na kilogram.
Czytaj też: Chiński samochód przejechał przez piekło. Czy to powód, aby piać z zachwytu?
Kluczowym założeniem brytyjskiej firmy jest koncepcja “masowo neutralnego” silnika. Urządzenie jest na tyle lekkie, że jego dodanie do koła nie zwiększa znacząco całkowitej masy pojazdu. Wynika to z faktu, że pozwala ono zrezygnować z wielu innych, cięższych elementów tradycyjnego napędu, takich jak wały, skrzynie biegów czy oddzielne silniki centralne. Warto więc zatrzymać się chwilę przy samej architekturze silnika, bo YASA od lat rozwija konstrukcje o strumieniu osiowym, które różnią się od typowych silników o strumieniu radialnym stosowanych w większości obecnych elektryków.
W takich silnikach (w dużym uproszczeniu) zamiast walca mamy coś bliższego spłaszczonemu krążkowi, w którym pole magnetyczne zamyka się wzdłuż osi obrotu. Taka geometria pozwala upakować uzwojenia bliżej magnesów, skrócić drogę przepływu strumienia i zyskać znacznie wyższą gęstość mocy przy tej samej masie. Drugim kluczowym słowem w tej historii jest “masowo neutralny”. Dotychczas głównym problemem napędów w kole było drastyczne zwiększanie masy nieresorowanej. Ciężki silnik umieszczony bezpośrednio w piaście pogarszał pracę zawieszenia, przez co koło trudniej nadążało za nierównościami, spadała przyczepność i komfort, a konstruktorzy musieli ratować się twardszymi nastawami, co z kolei odbijało się na zachowaniu auta na co dzień. YASA próbuje to obejść, projektując silnik tak lekki, by z punktu widzenia całego układu jezdnego jego dodanie było neutralne w bilansie masy, bo choć rośnie masa koła, to z auta znikają znacznie cięższe elementy klasycznego napędu montowane na ramie.
Do tego dochodzi inwerter, a więc często niedoceniany bohater współczesnej elektromobilności. Bez niego silnik jest tylko elegancką rzeźbą z miedzi i stali. Brytyjczycy chwalą się urządzeniem o mocy do 1,5 megawata i gęstości rzędu 100 kW na kilogram, podczas gdy dzisiejsze, zaawansowane przetwornice do aut elektrycznych zwykle mieszczą się w przedziale 50-70 kW/kg. W praktyce oznacza to, że cały układ, czyli silnik w kole plus kompaktowy, lekki inwerter, może być traktowany jak gotowy, skalowalny moduł napędowy, który producent po prostu wiesza przy kołach.
Tak ogromna moc i bezpośrednie połączenie z kołem otwierają nowe możliwości w zakresie odzyskiwania energii. YASA mówi wprost, że przy tylnej osi system jest w stanie tak skutecznie wytracać prędkość, że w wielu sytuacjach klasyczne hamulce tarczowe staną się zbędne albo mogą zostać znacząco zminiaturyzowane. To nie tylko dodatkowe kilogramy mniej, ale też uproszczenie układu hamulcowego i potencjalnie niższe koszty serwisowania. Oczywiście pozostaje ciągle kwestia przepisów i homologacji, bo trudno sobie dziś wyobrazić auto bez mechanicznego układu hamulcowego jako zabezpieczenia, więc raczej należy spodziewać się hybrydowych rozwiązań, w których tarcze pozostają, ale pracują znacznie rzadziej.
Jak nowy napęd może zmienić konstrukcję samochodów elektrycznych?
Prawdziwa korzyść ujawnia się wtedy, gdy pomyślimy o projektowaniu całego samochodu od zera. YASA szacuje, że zastosowanie jej technologii w istniejących platformach może obniżyć masę pojazdu o około 200 kilogramów. Gdy auto jest projektowane specjalnie pod ten napęd, oszczędności mogą sięgnąć nawet pół tony. Taka różnica bezpośrednio przekłada się na większy zasięg, lepsze osiągi i niższe zużycie energii. Skalowalność systemu otwiera też drogę do różnorodnych zastosowań. Producenci zyskują szansę na przeprojektowanie tradycyjnej architektury, eliminując tunel środkowy i uwalniając cenną przestrzeń w kabinie.
Obecny prototyp o mocy 750 kW skierowany jest głównie do segmentu wysokowydajnych hipersamochodów. To zrozumiałe, bo tam koszty rozwoju i produkcji są łatwiej akceptowalne. Obiecujące parametry nie oznaczają jednak, że jutro zobaczymy to rozwiązanie w samochodach rodzinnych. Droga od funkcjonalnego prototypu do niezawodnej, seryjnej jednostki masowej produkcji jest bowiem długa i kosztowna.
Jeśli jednak YASA zdoła utrzymać te parametry w procesie produkcyjnym i opanuje kwestie trwałości oraz kosztów, to może to być jeden z najważniejszych kroków w ewolucji elektromobilności. Lżejsze auto to zawsze auto lepsze i dlatego właśnie warto śledzić ten projekt, choć z umiarkowanym, zdrowym optymizmem. Historia technologii pełna jest świetnych prototypów, które nigdy nie ujrzały światła dziennego w masowej skali.