Přechod od spalovacích motorů k elektrickým pohonům s sebou přinesl mýtus o „bezúdržbovosti“. Ačkoliv je systém elektromobilu mechanicky jednodušší, absence stovek pohyblivých částí neznamená eliminaci fyzikálních zákonů.
Převodovka a elektromotor: Kazí se to u elektrických aut?
Články na téma problémy elektromobilů:
- Poruchovost aut: Jak jsou na tom elektromobily? (1. díl)
- Poruchovost aut: Jak jsou na tom elektromobily? (2. díl)
- Elektromobily se nekazí? Je to mýtus, jejich problémy jsou ale jiné než u spalováků - právě čtete
Degradace komponent pouze změnila svou podobu. U trakčních motorů a specifických převodovek elektromobilů (EV) dnes inženýři řeší problémy, které u běžných aut prakticky neexistovaly.
Elektromotor: Neviditelná destrukce ložisek a izolace
Zatímco u spalovacího motoru je hlavním nepřítelem tření pístů a tepelná degradace oleje, u elektromotoru hrají prim elektrické a magnetické jevy. Moderní trakční pohony pracují s vysokými frekvencemi a napětím, což generuje specifické typy opotřebení.
Elektrická eroze ložisek
Jedním z nejkritičtějších problémů je tzv. EDM (Electric Discharge Machining). K tomuto jevu dochází v důsledku parazitních proudů, které protékají hřídelí motoru. Napěťové špičky generované frekvenčním měničem (invertorem) hledají nejkratší cestu k zemi, kterou jsou často právě kuličková ložiska.
Při průchodu proudu přes tenký film maziva dochází k mikroskopickým výbojům. Ty doslova odtavují materiál z povrchu ložiskových drah. Výsledkem je „fluting“ – charakteristické rýhování, které zvyšuje hluk a vibrace, až nakonec vede k totálnímu selhání ložiska. V posledních letech se tento problém stal ještě palčivějším s masivním nástupem 800V architektur, kde jsou napěťové gradienty mnohem strmější.
- Přečtěte si také: Dotace na elektromobily mají na prodejích obří podíl
Degradace izolace a částečné výboje
Izolace vinutí motoru je neustále namáhána tepelnými cykly a elektrickým polem. U moderních motorů s vlasovými vinutími (hairpin winding) dochází k extrémnímu namáhání v místech ohybů.
- Částečné výboje: Mikroskopické výboje uvnitř izolace postupně narušují její integritu.
- Teplotní špičky: I krátkodobé přehřátí nad limitní teplotu (často kolem 180 °C) může nevratně změnit chemickou strukturu izolačních laků.
- Převodovka: Extrémní otáčky a tribologické problémy.
Převodovky elektromobilů jsou obvykle jednostupňové reduktory. Na první pohled banální konstrukce však musí odolávat otáčkám, které u běžných vozů nemají obdoby – u nejnovějších jednotek běžně dosahují 18 000 až 30 000 ot/min.
Střižná degradace a napěňování oleje
Při takto vysokých obvodových rychlostech se mazivo v převodovce chová odlišně. Dochází k extrémnímu mechanickému střihu, který trhá dlouhé molekulární řetězce aditiv. Tím klesá viskozita a schopnost oleje tvořit souvislý film.
Dalším rizikem je kavitace a pěnění. Bublinky vzduchu v oleji nejen zhoršují mazání, ale také omezují odvod tepla. Vzhledem k tomu, že olej v EV převodovkách často slouží i k přímému chlazení rotoru motoru, může jeho degradace vést k řetězové havárii celého pohonu.
Vysoký točivý moment dostupný od nulových otáček znamená, že ozubená kola jsou pod obrovským tlakem hned po rozjezdu. Reakce elektromotoru je okamžitá, takže převodovku, tedy zejména ložiska, namáhají rázy při prudkých akceleracích. Ozubené soukolí je na toto samozřejmě stavěné, ale i tak je to jedna ze slabin u některých elektrických vozů. Projevuje se při vyšších nájezdech, kolem 200 000 kilometrů.
Není to tak strašné
Opotřebení u elektromobilů není minulostí, pouze se přesunulo do sféry materiálového inženýrství a elektrodynamiky. Zatímco mechanické opotřebení ozubených kol lze predikovat tradičními metodami, elektrická degradace ložisek a izolací vyžaduje nové přístupy v diagnostice, jako je analýza vysokofrekvenčního šumu nebo sledování vlastností chladiva.
Výše uvedené závady se navíc projevují jen na některých vozidlech, není to systémový problém, kterým by trpěl komplet celý trh. Navíc automobilky dokáží na poruchy reagovat a přicházejí s vylepšenými komponentami. Elektromobily tak ve většině případů, a to s ohledem na jejich konstrukční jednoduchost, mají proti spalovákům skutečně ve spolehlivosti navrch.
Zdroj info: IEEE Xplore, MDPI Lubricants, ResearchGate.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zvažujete koupi elektromobilu?
Ano, zvažuji.
3 958
Již elektromobil mám.
3 275
Zatím ne, čekám, že zlevní.
2 976
Rozhodně ne, bez ohledu na cenu.
8 212
Diskuze (4)
Jak to teda dělají u trakčních elektromotorů vlaků, trolejbusů, tramvají, které fungují i přes půl století?
Jan Volák,
Doporučuji třeba navštívit depa pro údržbu a opravu tramvají. Tam vám odpoví detailněji. Ani pohony elektrických vlaků a tramvají nejsou nesmrtelné a je nutné kontrolovat a vyměňovat různé komponenty jejich pohonů.
Libor Kopal,
Dělají to jednoduše tak, že klasický asynchronní motor s kotvou nakrátko točí VFD na ca. 4000 RPM max. (kdysi bez VFD na 3000 RPM při 50Hz síti), takže tento problém neřeší, odpovídá to i otáčkám spalovacích motorů a řešení mazání (nesrovnávat s F1...). Důvod je prostý: nepotřebují agregáty nacpat do krabice od bot, aby bylo místo pro baterky.
Petr Čulík,
Pokud chcete udělat neco co vydrží 50let nebo do konce záruky tak to i tak navrhnete.Můžete tam dát obyčejné ložisko za 300kč nebo to samé ale keramické za 10000Kč.Tipněte si co zvítězí při tlaku na cenu už tak drahého auta.
Petr Grech,
