Plzeňská univerzita předvedla silniční elektromotorku

Západočeská univerzita v Plzni před dvěma lety ukázala nádherný elektrický Chopper Blue Elyctra. Tentokrát se vrací se silniční elektromotorkou Électricité.

autor článku: Ing. Josef Formánek
vedoucí vývojového týmu Électricité

Électricité neboli Elektřina

Hlavním cílem projektu stavby elektricky poháněného silničního motocyklu nebylo postavit elektromotorku jen tak pro zábavu. Hlavním cílem bylo aby se cenovka takového prototypu přiblížila cenové hladině konvenčních motocyklů dané kategorie se spalovacím motorem.

Hlavní výzva tedy spočívala právě ve stanovení této cenové priority a dále pak v tom, že je již možné se stávajícími technologiemi dosáhnout rozumných technických i dojezdových parametrů.

Koncepce elektromotocyklu byla volena do kategorie kapotovaných silničních motocyklů a vybrána z důvodu designového vnějšího uspořádání i vnitřního prostoru s důležitou možností využití pro řidiče skupiny A1, A bez omezení nebo B s omezením.

Sestavený pracovní tým se musel zhruba jeden rok potýkat se spoustou technických parametrů (díky cenovému stropu) pro to, aby prototyp byl schopen plnohodnotné jízdy. Bylo nutné veškeré vyráběné prvky namodelovat ve 3D systémech, nakupované prvky skenovat na 3D scaneru a data přenést do PC.

Bylo též nutné technicky zvládnout konstrukci tak, aby vše na sebe pasovalo a nevyšel z toho podivný chaotický výsledek. Díky tomu bylo možné do zástavbového prostoru vkládat různě výkonné elektromotory s příslušenstvím i různé možnosti a velkosti akumulátorového packu.

Akumulátor je „skládán na míru“ tak, aby nezabíral prostor „nádrže“, která je koncipována jako odkládací prostor pro větší věci. Těžiště motocyklu je tím posunuto směrem k vozovce a motocykl se při jízdě chová „čitelně“ a „inertně“.

Základní akumulátor o nominální hodnotě 2,5kW/h je složen z prismatických článků. Vzhledem k vnitřnímu prostoru je též počítáno s akumulátorem o dvojnásobné kapacitě a pro „silnější“ pohonné elektromotory lze instalovat akumulátor o hodnotě až 10kW/h.

Vnitřní uspořádání akumulátoru

Z těchto důvodů bylo řešení motocyklu koncipováno jako modulární nebo spíše tzv. „stavebnicové“, neboť vnitřní konstrukce motocyklu umožňuje snadnou změnu pohonné jednotky od 3 kW do 20 kW nominálního výkonu (chlazené vzduchem nebo kapalinou) pro provoz na veřejné komunikaci a též od 30 kW do 90 kW pro sportovní jízdu na uzavřeném závodním okruhu.

Dále je pak umožněno také doplnění dalšího akumulátoru, a tím zvýšení kapacity právě pro „silnější“ elektromotory, přidáním superkapacitoru či dalších elektronických prvků. Další stavebnicovou volbou je pak, buď jeden stálý převod tzv. automatická převodovka, nebo přímo řazená až pětistupňová manuální převodovka.

Vnitřní uspořádání pohonné elektrické jednotky

Od možností využití systémů spojených s některými elektronickými prvky, vyplynula nutnost doplnění dalších technických řešení a vlastností, tzv.: přidáním „vychytávek“, a to pro příklad přidání ABS systému pro elektromotor při rekuperaci elektrické energie.

Tento systém není pro provozní brzdy, ale pro to, aby při možnosti nastavení intenzity rekuperace přímo řidičem nedošlo k zastavení elektromotoru přetížením (zablokováním) a následně kola právě při rekuperačním brzdění.

Dalších energetických úspor lze dosáhnout při správném „nastavení“ převodových mechanismů, a to nejenom pro jeden stálý převod, ale i pro vícestupňové mechanismy.

U vícestupňových převodových mechanismů, lze snadno dosáhnout potřebných vlastností a využít potenciál elektromotoru v jeho efektivních optimech a tím zároveň dosahovat lepšího využití elektrické energie uloženého v akumulátoru.

Na elektromotocyklu zůstává klasické ovládání světel, směrových světel, brzd i spojky. Akcelerační rukojeť je elektronická a je řešena jako „půl-rukojeť“ pro méně zkušené řidiče (záměna za celo-otočnou rukojeť je otázkou několika minut). Co je na řídítkách navíc? Jedná se o páčku pro nastavení intenzity rekuperace.

Ovládací a informační prvky

Přístrojová deska je řešena několika designovými možnostmi a to buď jako plně digitální, digitální s digitálně-analogovým ukazatelem otáček i rychlosti nebo trochu do designu klasiky ve formě digitálního rychloměru s velkým středovým analogovým (rafičkovým) ukazatelem proudového odběru a malým analogovým ukazatelem pro nabití akumulátoru.

Na pravé rukojeti je přidán informační LED ukazatel nabití (tři úrovně) pro informativní zjištění stavu akumulátoru bez nutnosti zapnutí klíčku (před jízdou, při nabíjení atd.). Údržba spočívá v pravidelném nabíjení akumulátoru, kontrole osvětlení a brzdové kapaliny.

Pro stálý převod je kontrola a promazaní řetězu a pro převodové mechanismy kontrola olejové náplně (olejová naplň je určena pro celou dobu životnosti).

Vzhledem k technologii elektromotoru – bezkomutátorový, je po určitém čase vhodné zkontrolovat uložení hnací hřídele. U elektromotoru „s uhlíky“ je nutná výměna těchto komponent zhruba po najetí 60 000 km.

Teoretické výpočtové provozní náklady jsou vyčísleny dle sazby za 1kWh pro rok 2015 od dodavatelů elektrické energie v cenovém rozpětí 1,83,- Kč až 4,91,- Kč, pak stojí jedno nabití od cca 20,- do 50,- Kč a tím pro teoretický dojezd 100 km je přepočet 0,20,- až 0,50,- Kč na jeden ujetý kilometr.

Testování konkrétních dojezdových parametrů několika variant řešení (bez rekuperace, s rekuperací, s řízenou rekuperací, stálý převod, převodové ústrojí atd.) je nejlepší v reálném provozu.

Proto se připravuje možnost testovacích jízd přímo v silničním provozu. Toto následně prokáže vlastnosti a schopnosti tohoto navrženého silničního motocyklu s čistě elektrickým pohonem.

Technické parametry prototypu jsou:

Kapotovaný dvoumístný silniční motocykl se 17″ pneumatikami

Hmotnost: 138 kg
Celková délka: 1970 mm, šířka: 700 mm, výška: 1085 mm
Rozvor: 1345 mm
Výkon střídavého elektromotoru: 10,8 kW
PWM řídící jednotka elektromotoru: s plynule nastavitelnou rekuperací i elektronickým ABS systémem pro elektromotor
Akumulátory: skládané z prismatických článků typu LiFeYPO4 (následně budou testovány LiNiCoMn) s RT-BMS systémem o kapacitě akumulátoru od 2,5 kW/h do 10 kW/h dle instalovaného výkonu elektromotoru a cenového rozpětí.

Nynější koncepce je řešena pro řidiče se skupinou B (i skupiny A1, A), kde je možnost řídit motocykly do objemu 125ccm s automatickou převodovkou a výkonem nepřesahujícím 11kW. Vzhledem ke „stavebnicové konstrukci“ lze tento elektromotocykl snadno přizpůsobit konkrétním požadavkům budoucího řidiče.