Vícerychlostní převodovky pro elektromobily už brzy

Většina elektromobilů dnes využívá jednorychlostní převod pro přenos síly elektromotoru na kola. To ale brzy změní.

Elektromotor a baterie elektromobilu BMW i3
foto: BMW

Jednostupňovou převodovku dnes najdeme prakticky ve všech elektromobilech. Využívá ji i (dokonce právě od ZF). Podle zástupců firmy ZF se tohle ale během následujících pět až šesti let změní.

James Potter, manažer kontroly ZF Powertrain Technology, řekl magazínu Wards Auto, že „pro osobní vozidla počet rychlostní stoupne ke 3 až 4“. V současné době se dostávají na trh dvourychlostní převodovky pro elektrická auta. Takovou využívá třeba .

Podle ZF může více převodových rychlostí zvýšit dojezd elektromobilu až o 20 %. Ve srovnání s jednorychlostní převodovkou totiž ta vícerychlostní nabízí vyšší efektivitu na dálnici a ve městě. Naproti tomu pouze pro městský provoz plně dostačuje 1- až 2rychlostní převodovka.

ZF dále pracuje také na novém typu hybridní převodovky s integrovaným elektromotorem. Na trh půjde kolem roku 2020 a nejspíš se objeví v řady 3 a 7.

62 Comments on “Vícerychlostní převodovky pro elektromobily už brzy”

  1. Názor U elektro kol je
    Názor U elektro kol je možnost výběru, mezi nábojovým a středovým el.motorem . Nábojový elektromotor má pevný převod. Při rozjezdu a jízdě do kopce odebírá velký proud . Vykazuje vyšší energetické nároky než motor středový, kde je měnitelný převod a el.motor pracuje v optimálních otáčkách . Prodejci tvrdí, že je dojezd i o 30% delší.
    Tesla u modelu S s Dual drive to také potvrzuje použitou konstrukcí, kdy přední a zadní pohon mají rozdílný převodový poměr.
    I elektromotor má nějaký optimální rozsah otáček od-do, kdy je efektivnější . V nízkých otáčkách a hlavně při rozjezdu el. motor odebírá několikanásobný proud oproti jmenovitým otáčkám . Při rekuperaci by zase změnou převodového poměru, bylo lépe využito kinetické energie po dobíjení článků. Měnitelný převod prodlouží dojezd .

  2. Já ji nechci. Už tak mne
    Já ji nechci. Už tak mne štve dvojí rekuperace D a B u Nissanů. Kdo to má furt přepínat. U Peugeotu Ion prostě odparkuji a jedu. D dopředu, R couvání, mezitím N neutrál na plachtění z kopce nebo stání na křižovatce, ať nemusím pořád tlačit na brzdový pedál. V jednoduchosti je síla.

          1. Převodovku Ionu jsem na
            Převodovku Ionu jsem na vlastní oči neviděl, ale troufám si tvrdit, že to snad mají udělané stejně jako BMW i3, VW e-golf,e-up, Tesla S,.. Tj. motor je napojen trvale přes převodovkou s diferenciálem na kola. Tj. při plachtění zde budou vždy lehce brzdit magnety použitého PMSM.

            1. minimalne tesla mala v prvom
              minimalne tesla mala v prvom roadsteri standartny asynchronny motor s kotvou na kratko aky bol pouzity v EV1. cize ten najbeznejsi trojfaz s 4 polmi.

              neobsahje ziadne magnety. je to indukcny motor.

              ked nie je budeny nie je v nom ziaden odpor okrem zotrvacnosti a trenia lozisk.

              indukcny motor vracia a teda brzdi len ak su nutene otacky na klietke vyssie ako je frekvencia rotujuceho pola. pricom odber a regulacia sa pozna podla kolisania vratenej frekvencie. ked klesa, je zataz vyssia, ked je vyrovnana, ucinnost = maximu. ked stupa, treba znizit prikon.

              osobne sa divim preco sa pouzivaju striedave motory s magnetmi,
              magnety pod tepelnou zatazou trvale stracaju silu pola a podla nich sa tiez musi projektovat cievka statora. eliminuju ucinnost brzdenim na zelezne jadro cievky ktora ho musi prekonavat prudom ktory tento odpor vynuluje. tiez mi je divne preco este pouzivaju zelezne jadra, magneticke pole nezosiluje iba odklana a v priamom smere nie je potrebne, je skor len ako kotva.

              tak ako neexistuje diamagneticky clen bez brzdenia po vlozeni do pola, neexistuje ani jeho opak.

  3. firemna masaz, zda sa ze si
    firemna masaz, zda sa ze si potrebuju navysit prijem. stupnovana prevodovka do elektromobilu, tomu teda vravim terno. k tomu rozsahu AC3F4P 0 – 3500 ot/m s efektivitou 90% si teda fakt pomozu. dokonca ani striedave (synchronne), seriove jednosmerne, ju nikde nikdy v ziadnych aplikaciach nepotrebovali. ale co, nie je nad zbytocne suciastky ktore sa mozu pokazit.. uplne sa tesim na to trenie a opotrebovavanie platni pri preradovani, a hlavne tiahla z „kvalitnej“ ocele.

  4. Napsal jsem do ZF, aby
    Napsal jsem do ZF, aby vyhodili vsechny vyvojare a prizvali experty tady z hybrid.cz.
    Vzdy jsem povazoval ZF Friedrichshafen za spicku v oboru, ale jak tady ctu ty expertizy, mam dojem ze neni nad kecy z Ceska.

    Nebo se snad mylim a oni maji realne podklady a proto to pujde do vyroby???

    1. Zkuste také zapřemýšlet,
      Zkuste také zapřemýšlet, proč by měli zájem něco takového prosadit, i kdyby to lepší nebylo.
      Je snad jasné, pokud by nebyli spalováky, nevyráběli by převodovky k nim. Vynechmenějaké speciální použití.

      Sám trh si zvolí, jestli převodovku použije, či ne. Není třeba něco někomu nařizovat.

      Osobně, pokud by se efektivita zvedla o málo v řádu procent, volil bych auto bez převodovky. Ušetří se váha, materiál, olej. Nezvýší se počet součástek, tudíž lepší spolehlivost.

  5. Poděkování všem za
    Poděkování všem za věcné komentáře v diskuzi, tolik přínosných informací o relativně málo propíraném tématu jsem snad ještě nikde nedočetl, jé úžasné jak každý přispěje svou dávkou informací….
    Snad zamrzí jen anonymové kterým nelze přímo poděkovat.

  6. Zvýšení dojezdu
    Zvýšení dojezdu použitím převodovky – to je jen dočasná berlička na nízkou měrnou kapacitu baterií. Až budou baterie mít dostatečnou kapacitu (a nebo to dopadne na palivové články, výměnu nabitá – vybitá, nebo něco úplně jiného)- tak se převodovka opět vypustí. Cena převodovky, její hmotnost a také účinnost(.. ztráty, nutnost spojky..) pak bude spíše ke škodě.

    1. Nemyslím si. Už jsem tu
      Nemyslím si. Už jsem tu psal že si myslim že nějaká velmi jednoduchá a hlavně spolehlivá 2-3 stupňová převodovka by elektromobilům prospěla.
      Když jedete do kopce tak si taky přehodite na „lehčí“ převod.
      Tím motoru ulehčíte a bude pracovat účinněji.
      Je to o vývoji na začátku měli spalováky taky jen pár převodů a postupem času to narostlo na běžných současných 6.
      Taky by mu přeci stačily 4,ne?
      Protože elektromotor má jiné vlastnosti může vystačit jen s jedním stálým převodem, ale více by mu pomohlo.

    1. Tu nejde o rychlost, ale o
      Tu nejde o rychlost, ale o efektivitu. S viacstupnovou prevodovkou by Tesla mala vacsi dojazd pri tych 250km/h (a zrejme by aj dokazala dlhsie tou rychlostou jazdit, nie len par minut).

      V ostatnom ale suhlasim, tiez sa mi paci plynula akceleracia Tesly a verim aj v „bezudrzbovost“ resp. bezporuchvost jednostupnovej prevodovky (alebo ma aspon tieto vlastnosti vyrazne lepsie ako viacstupnova prevodovka).

      1. Přínos učinnosti je
        Přínos učinnosti je jednoznačný. Je ale otázka, jestli to má smysl řešit u normálního auta s výkonem do cca 100kW a cestovní rychlostí do 160km/h. A když už, tak by mi přišlo lepší řešení za použití dvou menších motorů s různými charakteristikami nebo třeba ještě v kombinaci s planetovou převodovkou jako má Prius. Prostě aby to subjektivně neřadilo.

        Mimochodem, to o těch pár minutách už tak úplně neplatí, protože před několika měsíci začali osazovat články s menším vnitřním odporem, které se tudíž při té extrémní zátěži ohřívají výrazně pomaleji.

        1. Nejlepši řešení jsou 2 a
          Nejlepši řešení jsou 2 a více motorů, kdyz bude jeden u 15k rpm druhý jen těsně nad nejefektivnějšími otáčkami a výš nepujde. Uplně nejlepší pro Čecha který chce plynulých 250kmh bude malé letadlo. Takové rychlosti jsou pro auto naprostý nesmysl.

      2. a kolik minut v kuse,
        a kolik minut v kuse, rychlosti kolem 250kmh, si myslite ze jezdi treba ferrari? 😀 pri tehdle rychlostech neni omezeni v prevodovem ustroji, ale v baterkach a menici… na 100kmh auto bere kolem 20kw vykonu, na 130kmh bere kolem 30-35kw vykonu, na 200kmh uz bere hodne pres 80kw a kdyz akcelerujete nebo jedete do kopce tak jste na 200kW! neni problem v prevodu, ale v tom, ze se zacinaji prehrivat baterky a střídač, protoze v te rychlosti je obrovský odpor vzduchu, a ten proste jinym prevodem neovlivnite.

        1. Je to mozne, nie som
          Je to mozne, nie som odbornik na motor a aerodynamiku pri rychlostiach nas 200km/h.
          Mne len prislo logicke, ze ak sa motor netoci na otackach 15000+, ale z nizsimi, tak to bude mat pozitivny vplyv na zbytok sustavy (na napajanie).
          Ale pripustam, ze kvoli odporu vzduchu moze dochadzat k tomu, ze motor sa sice toci pomalsie, ale musi vynalozit viac prace a tym padom je efekt nakoniec rovnaky, ako keby sa tocil rychlo.
          Nie som odbornik a prosim nekricte na mna tymi vykricnikmi 🙂

        2. No ale vždyť o to tady
          No ale vždyť o to tady jde. To co píšete přesně pomáhá řešit „lehčí“ převodový stupeň.
          Na kole si taky přehodíte na větší kolečko! Proč asi? Na tom nejmenším byste ten kopec nevyjel.

          Nicméně u elektromobilů jde toto obejít právě pomocí více motorů a jejich elektronickým řízením. Což u spalováků by bylo velmi neefektivní přidat druhý motor.

          Takže ukáže čas co je lepší buď více motorů, nebo malá jednoduchá úsporná, spolehlivá převodovka + jeden motor.
          A nebo se použijí obě řešení, každé u jiného typu auta.
          Kdo ví, co všechno vynálezce ještě vymýšlí. Třeba bude ještě nějaké úplně jiné řešení které by dnes nikoho ani nenapadlo.

          1. Lehčí převodový stupeň
            Lehčí převodový stupeň nic nevyřeší, výkon je pořád stejný, jen otáčky a kroutící moment se přerozdělí. P = W*T
            Myslím, že Tesla 85 má nominální výkon na 69kw = může jet neustále na 69kw, jakmile však pojede s výkonem 80kw za nějakou dobu se bude muset výkon ubrat, protože se začne motor přehřívat. A toto převodovka ani nic jiného nevyřeší, to je fyzika.

              1. Protože spalovací motor
                Protože spalovací motor má použitelný kroutící moment až tak od 2000 otáček za minutu, zatímco elektromotor na střídavý produ s měničem má kroutící moment maximální už hned od 0 otáček za minutu a lze ho udržet do nějakých 3000 otáček za minutu pak začne až klesa t(jinak řečeno byste se se spalovákem skoro nerozjeli nebo byste oddělali spojku). A efektivita motoru je vysoká téměř v celém spektru, což se rozhodně nedá říct o spalováku.
                U spalováků se snažíte udržet v rozemezí tak 1500-3000 aby byl motor co nejefektivnější a měl dosatečný kroutící moment a právě proto se používá převodovka, aby za každých okolností (kopec, dálnice atp) jste mohli být v tomto pásmu.

                1. No a v této souvislosti
                  No a v této souvislosti vyvstává otázka, jestli právě z těchto stejných důvodů se nehodí málá např. 2-3 stupňová převodovka i pro elektromobil?
                  Vím, že má krouťák od nulových otáček, ale je známé, že ve větší rychlosti už ztrácí. Přeci jen rozsah efektivních otáček je mnohonásobně větší než u spalováku, ale není to v celém rozsahu a i elektromotor má přeci nějaký rozsah nejefektivnější otáček. Když by měl lehčí převod pro rozjezd, tak by i elektromotor bylefektivnější a spálil by méně proudu protože na rozjezd/rozpohybování/překonání třecích odporů je potřeba nejvíce energie. Pak když už jede je to o hodně méně. Ale ve vyšších rychlostech cca nad 100-120 km/h už se zase elektromotor točí v tak vysokých otáčkách, že už to také zasahuje mimo jeho efektivní účinnost.
                  Proto mi přijde, že 3 stupně v převodovce by byly docela efektivní i pro elektromotor, jednička na rozjezd, dvojka pro normální jízdu do 100 km/h a trojka pro velké rychlosti.

                2. Motor je nejefektivnější
                  Motor je nejefektivnější asi při 80% využítí, které je v kW, takže efektivita při startu je i tak velice dobrá, s tím nelze nic moc udělat. Měnič právě mění křivku kroutícího momentu a díky tomu tomu může běžet oprimálně pořád. Rozsah je naprosto v pořádku, protože i kola se vám nebudou točit ani zdaleka rychleji jak 1000 ot/min, takže vlastně používáme převod abychom zvýšili kroutící moment a snížili otáčky. To dělá třeba Tesla. Rozpětí účinnosti je opravdu obrovské (dá se říct, že trvale se drží nad 90%).
                  Naopak rozjezd je obrovská výhoda motoru oproti spalováku, protože kroutící moment je maximální, ovšem též spotřeba, ta je však i s převodovkou.
                  Ve větší rychlosti ztrácí sílu, to však ale i spalovací motor. (pokud měnič dodává 50hz tak motor zašne ztrácet moment až v 3000ot/min).
                  Dělal jsem výpočet a při 120km/h se motor Tesly točí zhruba 1529ot/min.
                  Podle mě je jedině dobře, že se zbavili převodovky.
                  Naopak co způsobí převodovka je, že přidá spoustu další váhy kterou je potřeba roztočit a sníží účinnost celého pohoného ústrojí o takové 4 procet.

                3. No já jsem taky vždycky
                  No já jsem taky vždycky proklamoval jako jednu z výhod elektromobilu jednodušší konstrukci i díky absenci převodovky. Ale prostě mi to nedá.

                  Fakt se motor Tesly točí při 120 km/h jen 1500 ot/min? To se mi zda strašně málo, já bych čekal přes 10 tis. otáček.

                4. JJ, za předpokladu že
                  JJ, za předpokladu že vnější průměr kol je 560mm a převod je z motoru 2,69:1 (oficiální údaj tesly).
                  Na to zda dát, či nedát převodovku je potřeba mnohem hlubší analýza a testy.
                  Jak vidíš, inženýři Tesly dospěli k tomu, že je lepší ji nedat (lehčí auto, jednodušší konstrukce, bezúdržbové) a u BMW se rozhodli ji dát (za určitých okolností se může zlepšit efektivita).
                  Uvidíme co předvede další konkurence a kčemu se uchílí, ale já bych převdovku do elektrických aut nedával.

                5. No jestli jsou otáčky
                  No jestli jsou otáčky opravdu tak malé, tak to nemá podle mne smysl. Já žil v představě, že se to tam točí nad 10 tis. 🙂
                  I kdyby byly v rozsahu 0-5000 tak je to OK. A v tom případě žádná je nejlepší řešení.

                6. (v= 120km/h r=
                  (v= 120km/h r= 280mm)
                  w=v/r=1136rpm
                  takze motor toci 3058rpm. (prevod 2,69)
                  Chyba v prvnim vypoctu, takze ted uz spravne a motor toci skoro 3100 ot/min

                7. No vidite, a ja som zil v
                  No vidite, a ja som zil v predstave, ze pri 250km/h sa to toci blizkosti maximalnych otacok, cize 15000+.

                  Som priam sokovany k akym nizkym otackam ste sa spolocne dopracovali.

                8. Mne sa to zda velmi vela
                  Mne sa to zda velmi vela otacok na taku malu rychlost. Aku pneu pouzivate pri vypocte. Dolezite je aky obvod ma pneu a potom ziskate rychlost pri danych otackach. Napr pneu s rozmermi 205 – 55 – 16 dava na jednu otacku skoro 2m a teda pri otackach 1000 ot/min je to 2km/min a teda 120km/h. Cize pri otackach 1500 by som cakal rychlost asi 180km/h.

                9. Teraz mi napadlo, ze to ale
                  Teraz mi napadlo, ze to ale moze byt pravda ten predchadzajuci vypocet, lebo otacky elektromotora <> otacok kolesa, kedze elektromotor ma jednostupnovu prevodovku, predpokladam do pomala s pomerom 1:0.66 alebo podobnu v zavistosti na pneu s ktorymi pocitate. Ake pneu ma vlastne tesla?

                10. Máte pravdu, očítal jsem
                  Máte pravdu, očítal jsem s vnější obvodem 560mm, ale zapomněl vydělit.(v= 120km/h r= 280mm)
                  w=v/r=1136rpm
                  takze motor toci 3058rpm. (prevod 2,69)

                11. Aha, tak to je vlastne potom
                  Aha, tak to je vlastne potom este horsie. Ten pomer je dost velky. Naco je tam taky velky prevodovy pomer? Tipujem, ze to bude koli zrychelniu, kedze rozpohybovat tak tazke auto by mohol byt problem ale zas ten motor ma dobry tah uz od 0 otacok. Nestacil by pomer 1:1?

                12. Dobry tah ma od 0, ale ten
                  Dobry tah ma od 0, ale ten prevod nasobi kroutici moment 2,69 a rozjet víc jak 2 tuny za 3,1 sekundy potřebuje opravdu hodně kroutícího momentu… Nizsi prevod by byl idealni na dalnicni rychlost, ale zase auto musi mit nejakou akceleraci, takze tento prvod je kompromisem mezi rychlosti a akceleraci.

                13. Ale mal som pocit, ze ten
                  Ale mal som pocit, ze ten motor ma velmi pekny krutiaci moment, zeby mohol stacit aj prevod 1:1 ale budiz. Kazdopadne pre bezne elektromobily, ktore sa budu dodavat beznym smrtelnikom, by stacila aj 1 stupnova prevodovka. Nevidim dovod na viacstupnovu. Skor sa bojim, ze ju tam automobilky zacnu pchat hlavne koli nutnosti servisu a zvysenia poruchovosti auta. Predsa nechcu aby to auto behalo bez problemov 15-20 rokov ale potrebuju ludom otocit bubaciky, tak ako sa to robi teraz.

                14. Největší problém bude
                  Největší problém bude asi v invertoru (dělá zd DC AC), ty maj typicky životnost 2000h. Tesle se ji nejspíš podařilo zvýšit, ale i tak to nelze do nekonečna. Ted nevim jestli těch 8 let záruky je na pohonné ústrojí, nebo jen na akumulátory samotné… Motor a jednorychlostní převodovka by neměla být problém, tam ve většině případů odejdou nejdřív ložiska…

                15. Nemyslim, si ze prevodovka
                  Nemyslim, si ze prevodovka je potrebna vo „vyssich“ rychlostiach. Napr. pri 16pacovej pneu s vyskou 55 to vychadza na rychlost 120km/h pri 1000 ot/min co nie su velmi vysoke otacky. Myslim, ze elektromotor nema problem byt efektivny v rozsahu 0-2000 otacok takze sa bavime o rychlostiach okolo 250km/h co si myslim, ze je uz trocha aj nebezpecne a ta rychlost by mala byt ombedzovana na ovela mensiu (napr. 160) s moznostou docasneho (20-30s) zvysenia napr. na tych 250 koli predbiehaniu. Suma sumarum, nevidim potrebu prevodovky v EV aj preto sa tam teraz nemontuju aj keby sa mohli.

                16. Myslím, že anonym mi to
                  Myslím, že anonym mi to již vysvětlil a už je i to jasné. Žil jsem v mylné představě o velikosti otáček.

                  Takováto debata se mi líbí rád se nechám poučit. Když mi nikdo rozumně argumentuje a nenadává a fanaticky nevykřikuje svoje pravdy (i když tu pravdu třeba může mít) pak se člověk i něco dozví. Takovýchto diskusí je velmi málo díky. Nekteří nejmenovaní (všichni víme o koho jde) by mne už zašlapali do země zaručenými výkřiky (a pokud možno všechno velkými písmeny), že jsem úplně blbej, že nevím, že eauto je nejlepší a že tu převodovku opravdu nepotřebuje. :-)))

                  A to jsem v práci jediný koho vůbec elektromobily zajímají. Když jsem nedávno vyhlásil, jestli se někdo nechce podívat na BMW i3, že bude za 5 minut na ulici k prohlédnutí ze všech stran a možná i ke svezení. Tak se vůbec nikdo ani neohlídl, natož aby projevili sebemenší zájem. Což nechápu. Kolegové pracují jako technici, mají zájem o technické novinky, ale elektromobily prostě ne. Kde se bere ta nechuť k elektromobilům? Když všechno ostatní je už naelektřinu? Notebooky, televize, mobily, prostě všechno je ja na elektřinu, jen to jejich auto musí spalovat ten smrdící benzín, nepochopitelný.

                17. Dokud kolegové
                  Dokud kolegové nevyzkouší, nepochopí. Obecně lze říci, že jsme charakteristikou konzervativní a snažíme se podporovat tradiční normy (auta na benzín a na naftu).

                18. Protože spalovací motor
                  Protože spalovací motor má použitelný kroutící moment až tak od 2000 otáček
                  U spalováků se snažíte udržet v rozemezí tak 1500-3000 aby byl motor co nejefektivnější a měl dosatečný kroutící moment
                  Pán je odborník na slovo vzatý :oD

                19. A ne snad?
                  Uz jsi nekdy

                  A ne snad?
                  Uz jsi nekdy vyjel kopec s 1000ot/min? Nebo porad tocis 5000, protoze spotreba je uzasna?

    1. Motor v kole dávno zavrhli,
      Motor v kole dávno zavrhli, bylo to příliš mnoho neodpružitelné váhy, nechladitelnost, složitost, spousta vnějších vlivů etc…elektrootor kole se objeví leda s objevem reálného použití supravodičů a jejich funkčnosti za pokoové teploty což hned tak nebude….

Napsat komentář