Ako funguje elektromobil: Z čoho sa skladá a čo ovplyvňuje jeho výkon?

Keď Volvo ešte v 70. rokoch predstavilo svoj prvý elektromobil Elbi, jeho predstavitelia otvorene priznali: „Ako výrobcovia automobilov sme súčasťou problému, a preto musíme byť aj súčasťou riešenia.“ Dnes sú elektromobily realitou, viete však, ako vlastne fungujú?

Čo je elektromobil a ako funguje?

Elektromobil je vozidlo poháňané výlučne elektrickou energiou. Čerpá ju z batérií, ktoré sú zabudované priamo vo vozidle. Namiesto tankovania ho musíte pravidelne nabíjať, a to buď z domácej zásuvky, alebo z verejnej nabíjacej stanice.

Časť energie si elektromobil dokáže vyrobiť aj sám pomocou rekuperácie. Ide o proces, pri ktorom sa počas brzdenia premieňa kinetická energia späť na elektrickú a ukladá ju do batérie.

Základný princíp fungovania elektromobilu

1. Zrýchlenie začína stlačením pedálu – pohyb odošle signál do riadiacej jednotky, že chcete pridať rýchlosť.
2. Batéria napája motor – trakčná batéria v podlahe začne okamžite dodávať energiu elektromotorom.
3. Elektrina sa mení na pohyb – elektromotor premieňa energiu na mechanickú silu, vďaka tomu vozidlo okamžite zrýchľuje.
4. Auto sa rozbieha plynulo a potichu – bez radenia a trhnutí, len tichý, stabilný ťah.
5. Uvoľnenie pedálu spúšťa rekuperáciu – motor funguje ako generátor a vracia energiu späť do batérie.

Z akých častí sa skladá elektrické Volvo?

Batéria a ukladanie energie

Trakčná batéria tvorí základ každého pohonného systému elektromobilu. Pozostáva z tisícok lítium-iónových článkov, ktoré sú zoskupené do modulov a uložené v puzdre v podlahe vozidla. Takéto umiestnenie znižuje ťažisko, zlepšuje stabilitu a prispieva k plynulej jazde.

Okrem pohonu zabezpečuje štartovanie vozidla, napája všetku elektroniku vrátane displejov, osvetlenia či asistenčných systémov a zároveň dobíja menší 12-voltový akumulátor.

Typy batérií

Volvo využíva dva typy chemického zloženia batérií:

• NMC (nikel-mangan-kobalt)
• LFP (lítium-železo-fosfát)

Batérie LFP nájdete v základných modeloch, ako napríklad EX30 Single Motor, sú ekologickejšie, lacnejšie a stabilnejšie. NMC batérie, ktoré nájdete v modeloch EX30 Extended či Twin Performance, ponúkajú zase vyšší výkon, dlhší dojazd a rýchlejšie nabíjanie.

Napätie a rýchle nabíjanie

Zatiaľ čo väčšina modelov pracuje s napätím 400 V, nová generácia, reprezentovaná modelom ES90, už využíva 800-voltovú technológiu. Umožňuje ultra rýchle nabíjanie – dojazd 300 km získate už za 10 minút.

Dojazd elektromobilov

Dojazd elektromobilov sa odvíja od kapacity a typu batérie. EX30 s LFP článkami zvládne približne 324 až 344 km, verzia s NMC technológiou až do 480 km.

Elektromotor

Volvo ponúka tri základné konfigurácie elektromotorov, ktoré sa líšia výkonom, pohonom aj cenou. Každá verzia je navrhnutá tak, aby vyhovovala vašim rôznym jazdným štýlom a potrebám:

• Single Motor – jeden elektromotor, najčastejšie umiestnený na zadnej náprave. Predstavuje úsporné a ľahšie riešenie vhodné najmä na mestské trasy. Nájdete ho v modeloch EX30, EX40 či základnej verzii EX90.
• Twin Motor – dva elektromotory, jeden vpredu a druhý vzadu, zabezpečujú pohon všetkých kolies (AWD). Vďaka tomu zvyšujú trakciu, stabilitu a celkový výkon. Používajú sa napríklad v EX30 Twin alebo EX90 Twin.
• Twin Performance – výkonnostná verzia pohonu Twin Motor, určená pre tých, ktorí preferujú športovejšiu jazdu. Poskytuje maximálny výkon a dynamiku.

Menič (invertor)

Menič (invertor) premieňa jednosmerný prúd (DC) z batérie na striedavý (AC), ktorý potrebujete pre chod elektromotora. Zároveň zabezpečuje plynulú reguláciu výkonu, pretože upravuje otáčky aj krútiaci moment podľa štýlu jazdy a aktuálnych podmienok.

Pri spomaľovaní alebo brzdení umožňuje rekuperáciu, teda spätné získavanie energie, keď elektromotor funguje ako generátor a premieňa kinetickú energiu na elektrinu, ktorá sa následne vracia späť do batérie.

Moderné meniče vo vozidlách Volvo podporujú aj obojsmerný tok energie, čo znamená, že dokážu energiu zo siete nielen prijímať, ale aj odovzdávať späť – napríklad na napájanie domácnosti, iného vozidla alebo prostredníctvom systému Volvo Wallbox. Vďaka tejto technológii dokáže Volvo inteligentne riadiť spotrebu, predĺžiť dojazd a zabezpečiť plynulý, efektívny a pohodlný zážitok z jazdy.

Chladenie

Batéria v elektromobile potrebuje správnu teplotu, aby fungovala spoľahlivo a bezpečne. Volvo preto využíva uzatvorený chladiaci systém, ktorý automaticky reguluje teplotu batérie – či už auto stojí, jazdí alebo sa nabíja. Ak je vonku príliš chladno, batéria sa zahreje. Ak je horúco, systém ju ochladí. Vďaka tomu predchádza prehrievaniu aj zamŕzaniu.

Súčasťou systému je špeciálna chladiaca doska (cooling plate), cez ktorú prúdi chladivo a odvádza z batérie prebytočné teplo. Nájdete ju medzi jednotlivými vrstvami batériových článkov.

Umožňuje tiež tzv. temperovanie (predohrev alebo predchladenie batérie) pred rýchlym nabíjaním. Batéria tak dosiahne ideálnu teplotu ešte pred pripojením k nabíjačke, čo výrazne zrýchľuje nabíjanie a zároveň šetrí jej životnosť.

Celý systém sledujú citlivé senzory, ktoré neustále kontrolujú teplotu aj stav batérie. Ak zistia problém, automaticky vás upozornia alebo spustia ochranný režim vozidla. Údržbu tohto systému môže vykonávať len autorizovaný servis, a to výhradne s použitím odporúčaného chladiva.

Regeneračné brzdenie

Pri rekuperácii slúži elektromotor ako generátor – pri spomaľovaní premieňa pohyb (kinetickú energiu) na elektrinu a tú posiela späť do batérie. Vďaka tomu získate časť energie, predĺžite dojazd a zároveň šetríte brzdy, ktoré sa menej opotrebúvajú.

Technológia vznikla v roku 2009 vo Formule 1, kde ju poznáme pod názvom KERS (Kinetic Energy Recovery System). Pôvodne slúžila na zachytávanie energie pri brzdení a jej využitie na krátke zrýchlenie počas pretekov. Dnes rovnaký princíp nájdete aj v bežných elektromobiloch, aj v modeloch Volvo.

Nabíjanie elektromobilu

Najpohodlnejšie je nabíjať elektromobil doma cez vlastný Volvo wallbox, ktorý ponúka výkon až 22 kW. Funguje so štandardným konektorom Type 2, zvládne jednofázové aj trojfázové pripojenie a vďaka ochrane IP55 ho môžete bez obáv umiestniť aj vonku.

Podporuje aj smart funkcie ako vzdialené riadenie či sledovanie spotreby. Ak sa však ponáhľate, oceníte rýchlosť verejných DC nabíjačiek – napríklad model EX90 zvládne dobiť batériu z 10 % na 80 % približne za 30 minút. Nabíjanie tak jednoducho prispôsobíte svojmu režimu – doma, vo firme aj na cestách.

Elektronika a asistované systémy

Okrem hlavných súčastí ako batéria či elektromotor zohrávajú v elektromobile dôležitú úlohu aj elektronické riadiace jednotky, ktoré koordinujú tok energie, zabezpečujú bezpečnosť a komunikujú so senzormi.

Súčasťou výbavy sú aj asistenčné systémy, infotainment a používateľské rozhranie, ktoré zjednodušujú ovládanie vozidla. Celý systém dopĺňa správa batérie (BMS), ktorá dohliada na jej stav a chráni ju pred poškodením.

Prečo sa oplatí prejsť na elektromobil?

• Ekologická prevádzka – elektromobil môžete nabíjať z obnoviteľných zdrojov, napríklad fotovoltikou. Znižujete tým uhlíkovú stopu aj závislosť od fosílnych palív. Model Volvo EX30 navyše využíva recyklované materiály a má najnižšiu uhlíkovú stopu spomedzi všetkých modelov značky.
• Nižšie prevádzkové náklady – Elektrina – najmä z vlastného zdroja – vyjde lacnejšie než benzín či nafta. Elektromobily sú zároveň menej náročné na údržbu, keďže majú menej pohyblivých častí.
• Dotácie a finančná podpora – štátne dotácie na elektromobil dokážu výrazne znížiť obstarávaciu cenu.
• Výhody pre firmy – firemné elektromobily (kategórie M1) neplatia daň z motorových vozidiel, majú výhodné daňové odpisy.
• Energetická nezávislosť – spojením elektromobilu, fotovoltiky a domáceho batériového úložiska získavate väčšiu nezávislosť od distribučnej siete.