Když Ferdinand Porsche v dubnu 1900 představil v pařížském Paláci elektřiny vůz Lohner-Porsche, fascinovala návštěvníky jedna technická drobnost. Motory neseděly někde uprostřed podvozku a netáhly za sebou hřídel s ozubenými koly, ale byly přímo v nábojích předních kol. Každý z nich tehdy dával 2,5 koně a kočár jezdil čtyřicítkou.
Motory v kolech jsme měli mít už dávno. Proč se zatím neujaly?
Články na téma motory elektromobilů:
- Elektromotor Koenigsegg: Jaké jsou jeho výhody?
- Motor elektroauta: Opravdu je to tak jednoduché?
- Synchronní a asynchronní motor elektromobilu
- Asynchronní motor: V čem má navrch proti synchronnímu motoru?
- Tesla Dual Motor: Proč je každý motor jiný?
- In-wheel motor: Přes sliby automobilek se stále neujal - právě čtete
- Elektromotor a jeho rotor: Jak to chladí elektromobily?
Berliner Zeitung psal v souvislosti s Lohner-Porsche o „epochálním vynálezu, který zcela odstraňuje převodovku". O sedmdesát let později posunovala přesně tahle myšlenka americké astronauty po povrchu Měsíce, protože všechna tři kola lunárního roveru Apolla 15, 16 a 17 měla motor v náboji.
Od té doby uplynulo dalších padesát let a in-wheel motor stále zůstává spíš slibem než realitou. Přitom na papíře vypadá jako učebnicová ukázka toho, jak by měl elektromobil vypadat.
- Přečtěte si také: Blok motoru z plastu: slepá ulička vývoje
Proč je to skvělé řešení?
Hlavní lákadlo je prostorové. Když motor sedí v kole, mezi koly nemusí být vůbec nic. Žádná hřídel, žádná diferenciálová skříň, žádné poloosy. Konstruktér dostane plochou desku pod podlahou, do které lze nacpat baterii, a nad ní si může dělat s prostorem, co chce.
Druhý benefit je dynamický. Každé kolo má vlastní moment, takže řízené zpomalování není složitě řízená brzdná intervence, ale prosté regulování proudu do jednoho z motorů. Auto se otáčí vlivem navyšování a snižování momentů na kolech přesně tak, jak řidič chce, a v krizové situaci si systém zvládne pomoci lépe než jakákoliv elektronika stabilizace. K tomu se přidává účinnost, protože odpadají ztráty v převodovce a diferenciálu. Současné kvalitní in-wheel jednotky mají maximální účinnost kolem 93 procent, což není špatné.
A je tu i jeden méně viditelný argument, který automobilky pozorně sledují. Když je celý pohon v kole, šasi se dá vyrobit levněji a univerzálněji. Stejnou platformu pak lze osadit menším autem, dodávkou nebo malým autonomním modulem podle aktuální zakázky. Není náhoda, že většina firem, které dnes téma motorů v kolech drží při životě, mluví o sériové výrobě právě s odkazem na to, jak by se zjednodušila produkce všem typů aut (elektrických).
Kde to drhne?
Problém číslo jedna se jmenuje neodpružená hmotnost. Když motor patří mezi součásti, které visí pod tlumiči, podvozek má najednou na sobě naloženo o desítky kilo více. Konkrétně motor Protean Pd18 má 36 kg, a to je relativně nízká hodnota. Pro srovnání, sériové BMW či Volvo se naopak snaží neodpruženou hmotnost snižovat hliníkovými či hořčíkovými disky a lehkými rameny, protože každý kilogram zhoršuje kopírování vozovky a dynamické zatížení pneumatiky. Sám Protean si nechal udělat studii od Lotus Engineering. Rozdíl podle ní průměrný řidič na běžných cestách nepostřehne.

Simulace z roku 2024 (Tsinghua University, Čína), která brala v potaz fyzikální model podvozku osazeného motory v kolech, ukázala, že do rychlosti 50 m/s znamená vyšší neodpružená hmotnost větší dynamické zatížení kola i nutný větší zdvih tlumičů. Tedy přesně to, čeho se konstruktéři podvozku bojí. Nabízí se zde zároveň i otázka, kdo má tedy pravdu, jestli Protean, který má zájem na protlačení své technologie, nebo čínská univerzita, která by teoreticky měla být nezávislým subjektem.
Druhý problém je tepelný. Motor sedí v utěsněném kotouči kola hned vedle brzdy. V extrémních podmínkách, třeba při dlouhém klesání s plně naloženým autem, kdy rekuperace nestačí a větší část zpomalení obstarává třecí brzda, sálá z kotouče do statoru tolik tepla, že chlazení musí být kapalinové a skutečně poctivě dimenzované.
K tomu se přidávají vibrace s rázy až 50 g, prach, voda, sůl a další negativní faktory. Utěsnění celé jednotky musí být na úrovni, kterou žádný motor mimo náboj neřeší. Kabely k motoru se musí v každé zatáčce a při každé práci tlumiče prohýbat o desítky stupňů, a přitom v nich tečou vysoké proudy a nesmí dojít k porušení jejich izolace.
Navrch je tu ještě bezpečnostní logika. Pokud jeden motor z páru selže, druhý musí být odpojen řádově v milisekundách, jinak dostaneme během okamžiku automobil s absolutně nepředvídatelným chováním. To znamená redundantní snímání polohy rotoru i teploty motoru, robustní řídicí elektroniku a komunikaci, která nesmí selhat.
- Mohlo by vás zajímat: 800 voltů už nestačí. Nová generace elektromobilů slibuje nabití za pět minut
Pokusy o sériovku, které dopadly všelijak
Americký Lordstown sliboval pickup Endurance s motory od slovinské Elaphe a v roce 2022 jich pár desítek skutečně postavil. Pak přišla svolávací akce kvůli vadnému elektrickému spoji, který hrozil ztrátou pohonu, a v červnu 2023 firma vyhlásila bankrot. Aptera měla mít na startovní edici také in-wheel motory od Elaphe, ale v roce 2024 oznámila, že přední kola pohonu si vyřeší klasicky a motory v kolech přijdou až později.

Až rok 2025 přinesl posun. Renault postavil sportovní Renault 5 Turbo 3E s dvojicí motorů od Proteanu na zadní nápravě. Každý dává 200 kW, dohromady tedy přes 410 kW a 4 800 Nm pohonu na zadní kola, hmotnost vozu je 1 450 kg a z nuly na sto se dostane míň než 3,5 sekundy.
Auto bude limitované na 1 980 kusů, sériová výroba začne v roce 2027 a jde o první mainstreamový vůz, který in-wheel motory dotáhl do prodejní verze. Sám Protean k tomu přidává avizovanou jednotku Pm18 2500 s 220 kW a 2 500 Nm na kolo, kterou chce vyrábět od letošního roku. Uvidíme, jestli to bude skutečně fungovat tak jak má, nebo to bude další slepá ulička, kterou si elektromobilita musí prošlápnout.
Zdroj médií: Protean, Elaphe Propulsion Technologies, Renault.