W artykule:
• Chińskie, europejskie i amerykańskie napędy są zaskakująco podobne
• Gęstość mocy silników elektrycznych wzrosła o niemal 45 proc.
• Nowe napędy osiągają ponad 20 tys. obr./min i są coraz mniejsze oraz wydajniejsze
Niemcy prześwietlili światową elektromobilność
W dyskursie o samochodach elektrycznych nierzadko powraca pytanie o to, czy chińscy producenci rzeczywiście wyprzedzili konkurencję pod względem technologii napędowych. Odpowiedzi postanowili poszukać naukowcy z RWTH Aachen University, jednej z najbardziej renomowanych uczelni technicznych w Europie.
Badanie opublikowane na łamach czasopisma naukowego Energies objęło 115 silników elektrycznych pochodzących z 80 modeli samochodów produkowanych w latach 2019-2025. Choć głównym obszarem zainteresowania był rynek chiński, to analizę uzupełniono o dane dotyczące konstrukcji stosowanych przez producentów europejskich i amerykańskich – czytamy w metodologii badawczej.
Wniosek jest zaskoczeniem dla wielu obserwatorów branży. Jak podkreślili autorzy opracowania, „elektryczne układy napędowe z trzech analizowanych rynków różnią się niewiele pod względem fundamentalnej architektury”. Dotyczy to między innymi konstrukcji obudów, geometrii wirników i stojanów czy koncepcji chłodzenia stosowanych w nowych generacjach napędów.
Różnice kryją się w detalach
Badacze wskazują, że przewaga poszczególnych producentów nie wynika dziś z rewolucyjnie odmiennych koncepcji technicznych. Kluczowe znaczenie mają natomiast materiały oraz sposób realizacji konkretnych elementów konstrukcyjnych. Przykładem są obudowy silników. Producenci z Chin coraz częściej wykorzystują stopy magnezu, które pozwalają ograniczyć masę układu. Firmy europejskie pozostają natomiast bardziej przywiązane do aluminium.
Różnice widoczne są również w projektowaniu szyn prądowych. Chińskie przedsiębiorstwa częściej stosują rozwiązania pokrywane proszkowo, podczas gdy europejscy producenci wybierają bardziej złożone konstrukcje, w których kilka miedzianych szyn jest zintegrowanych z elementami polimerowymi – analizują badacze.
To pokazuje, że rywalizacja nie toczy się już wyłącznie o parametry napędu, ale również o koszty produkcji, masę pojazdu i łatwość montażu. Finalnie, te detale decydują o ostatecznym kosztu układu napędowego, jak i całego auta – tłumaczy Mikołaj Krupiński z Instytutu Transportu Samochodowego.
Coraz większa moc z każdego kilograma
Jednym z najciekawszych wniosków badania jest dynamiczny wzrost gęstości mocy silników synchronicznych z magnesami trwałymi. Według autorów średnia wartość wzrosła z 1,68 kW/kg w 2019 r. do 2,43 kW/kg w modelach z lat 2024-2025. Oznacza to poprawę o blisko 45 proc.
Kluczową rolę odegrał tutaj wzrost prędkości obrotowej. Jeszcze w latach 2020-2022 większość analizowanych napędów osiągała maksymalnie od 8 do 17 tys. obr./min. Obecnie coraz częściej spotykane są konstrukcje pracujące przy prędkościach przekraczających 20 tys. obr./min, a rekordowe układy osiągają nawet 30,5 tys. obr./min.
Jak zauważają naukowcy, wyższe obroty pozwalają zmniejszyć średnicę wirnika i stojana, a tym samym ograniczyć zużycie materiałów. Nie zawsze jednak prowadzi to do budowy mniejszych napędów. Część producentów wykorzystuje dodatkowy potencjał do zwiększania osiągów i prędkości maksymalnej pojazdów.
Nadchodzi nowa era chłodzenia
Zmienia się także sposób zarządzania temperaturą. Starsze konstrukcje korzystały przede wszystkim z klasycznych płaszczy wodnych. W nowoczesnych napędach coraz częściej stosowane są układy bezpośredniego chłodzenia olejowego wirnika i stojana. Zdaniem ekspertów, takie rozwiązania poprawiają odprowadzanie ciepła, ale jednocześnie wymagają większej precyzji produkcyjnej oraz bardziej zaawansowanych systemów uszczelniania. To właśnie w takich obszarach coraz częściej rozgrywa się technologiczny wyścig producentów – pisze portal Electrive.com.
Chińska przewaga nie jest oczywista
Nie ulega wątpliwości, że Chiny pozostają jednym z najważniejszych motorów rozwoju elektromobilności, ale nie podążają całkowicie odrębną ścieżką technologiczną. Autorzy opracowania podkreślają także, że nie zaobserwowano fundamentalnych różnic pomiędzy napędami rozwijanymi w Chinach, Europie i Stanach Zjednoczonych. Krótko mówiąc, Europa nie jest na przegranej pozycji.
Oskar Włostowski
