Krótko wcześniej silniki spalinowe o mocy 150–200 KM były uważane za pojazdy o wysokich osiągach, często opatrzone etykietami takimi jak GTi, TypeR i S.
W dziedzinie ICE samochody zazwyczaj zaczynają od skromnych wartości mocy, a zwiększanie mocy do wyższej mocy jest zwykle stopniowe. Rozwój pojazdów elektrycznych może radykalnie zmienić tę dynamikę.
Mimo że pojazdy elektryczne oferują mniejszą gamę modeli niż samochody ICE, ich moc znamionowa już osiągnęła niezwykły poziom. Co napędza ten trend? Czy tak ekstremalne osiągi są uzasadnione? Zbadajmy.
Scenariusz EV
Podstawowe pojazdy elektryczne mają obecnie moc od 150 do 200 koni mechanicznych. Jesteśmy świadkami, jak rodzinne sedany, takie jak Tesla Model S Plaid i Lucid Air, generują poziom mocy porównywalny z samochodem Formuły 1. Nawet najtańsza Tesla, Model 3, wytwarza 325 koni mechanicznych i moment obrotowy podobny do 4,2-litrowego, wolnossącego silnika V8.
Pojazdy elektryczne skutecznie zdemokratyzowały moment obrotowy, moc i ogólne osiągi. W całej historii przemysłu motoryzacyjnego taki poziom możliwości nigdy wcześniej nie był dostępny dla nabywców o średnich dochodach.
Chcę tutaj podkreślić znaczenie momentu obrotowego. Chociaż w przeszłości możliwe było uzyskanie dużej mocy wyjściowej po rozsądnych cenach, wysoki moment obrotowy był zawsze zaporowo kosztowny. Wygenerowanie znacznego momentu obrotowego w silniku spalinowym zazwyczaj wymaga dużej pojemności skokowej, wymuszonego doładowania lub połączenia obu, czyli cech zwykle zarezerwowanych dla pojazdów luksusowych poza zasięgiem większości konsumentów.
W świecie pojazdów elektrycznych maksymalny moment obrotowy jest nieodłączną właściwością silnika. Jest go pod dostatkiem i co najważniejsze, dostępny od ręki. Potrzebujesz więcej? Wystarczy zainstalować dodatkowy silnik na przeciwnej osi i wymagania zostaną spełnione.
Czy potrzebujesz większego momentu obrotowego w ICE? Musisz dodać więcej cylindrów. Jeśli pokonasz barierę 4 cylindrów, wszystko zacznie się drożeć, ponieważ potrzebujesz więcej od wszystkiego. W V6 zwykle potrzebne są 4 wałki rozrządu, 24 zawory, być może dwie turbosprężarki. Dostajesz zdjęcie.
Ale dlaczego moment obrotowy jest tak ważny? Cóż, moment obrotowy informuje Cię, jaką moc masz przy danych obrotach, i jest to bardzo ważne w zastosowaniach o dużej masie, takich jak samochód, ponieważ informuje Cię również o elastyczności silnika/silnika i jego zdolności do pośredniego przyspieszania, takiego jak 30-70 km/h, 60-100 km/h itp.
Dla zwykłego kierowcy moment obrotowy jest pierwszą rzeczą, którą docenia. W poniższej tabeli porównano moc wyjściową pojazdów ICE i EV przy 1500 obr./min. Łatwo wyjaśnia rzeczywistą różnicę w przyspieszeniu między dwoma typami napędu.
| Model | Moc przy 1500 obr./min (PS) |
|---|---|
| VW w górę! 1,0 (75 KM) | 14 |
| VW e-up! (82 ps) | 44.9 |
| Nissan Qashqai 1.3 DiG-T X-Tronic (158 KM) | 49.1 |
| Nissan Leaf (150 KM) | 68.4 |
| Toyota RAV4 2.5 (218 KM) | 42.7 |
| Toyota bZ4X (218 KM) | 71.8 |
| Hyundai Kona 1.6 T-GDi (198 KM) | 54.5 |
| Hyundai Kona elektryczny (204 KM) | 84.4 |
| Mercedes-Benz E63 AMG (612 KM) | 145 |
| Mercedes-Benz EQE 53 AMG (625 KM) | 203 |
| Ferrari 812 Superszybki (800 KM) | 107 |
| Porsche Taycan Turbo S (762 KM) | 224 |
Jaka moc jest potrzebna?
Nie ma jednego ostatecznego rozwiązania tego pytania. Możemy jednak ustalić konkretne scenariusze, aby ocenić wymaganą produkcję energii. Wybraliśmy trzy obliczenia: moc niezbędną do utrzymania stałej prędkości 130 km/h, czyli standardowej wartości granicznej na autostradzie; moc wymagana do osiągnięcia maksymalnej prędkości określonego pojazdu elektrycznego; oraz teoretyczna moc maksymalna uzyskana na podstawie szczytowych możliwości wyjściowych pojazdu.
| Model | Maksymalna moc (PS) | Moc potrzebna przy 130 km/h (PS) |
|---|---|---|
| Peugeota e-208 | 136 | 51 |
| VW ID.3 (58 kWh) | 204 | 56 |
| BMW iX3 | 286 | 68 |
| Ford Mustang Mach-E GT | 487 | 68 |
| Wydajność Tesli Model 3 | 513 | 51 |
| Kia EV6 GT | 585 | 64 |
| Porsche Taycan Turbo S | 762 | 61 |
| Tesla Model S Plaid | 1020 | 54 |
Zapotrzebowanie na energię przy prędkości 130 km/h służy jako kluczowy wskaźnik całkowitej wydajności pojazdu, a parametry aerodynamiczne są kluczowym czynnikiem w tym równaniu.
Chociaż aerodynamika ma również wpływ na prędkość maksymalną, poniższe dane ilustrują również, jak zachowawczo ograniczane są prędkości maksymalne tych pojazdów.
| Model | Prędkość maksymalna (km/h) | Moc potrzebna przy maksymalnej prędkości (ps) |
|---|---|---|
| Peugeota e-208 | 150 | 69 |
| VW ID.3 (58 kWh) | 160 | 87 |
| BMW iX3 | 180 | 139 |
| Ford Mustang Mach-E GT | 200 | 173 |
| Wydajność Tesli Model 3 | 261 | 245 |
| Kia EV6 GT | 260 | 319 |
| Porsche Taycan Turbo S | 260 | 283 |
| Tesla Model S Plaid | 322 | 456 |
Ostateczny stół to wyłącznie ćwiczenie koncepcyjne. Podane teoretyczne prędkości maksymalne zakładają niezmienione profile aerodynamiczne, co może nie mieć zastosowania w praktyce. Co więcej, w rzeczywistości silniki elektryczne mogą utrzymać szczytową moc wyjściową jedynie przez kilka sekund.
| Model | Maksymalna moc (ps) | Teoretyczna prędkość maksymalna (km/h) |
|---|---|---|
| Peugeota e-208 | 136 | 199 |
| VW ID.3 (58 kWh) | 204 | 227 |
| BMW iX3 | 286 | 246 |
| Ford Mustang Mach-E GT | 487 | 299 |
| Wydajność Tesli Model 3 | 513 | 345 |
| Kia EV6 GT | 585 | 326 |
| Porsche Taycan Turbo S | 762 | 377 |
| Tesla Model S Plaid | 1020 | 444 |
Wyzwanie hamowania
Wysoka moc i moment obrotowy są z pewnością pożądane, zwłaszcza gdy wiążą się z niewielkim wzrostem kosztów (zarówno produkcji, jak i zużycia energii), jednak najbardziej problematycznym aspektem dużej mocy jest jej kontrola. Obiekt, który szybko przyspiesza, musi także mieć możliwość szybkiego zwalniania.
Pojazdy elektryczne łączą dużą prędkość ze znaczną masą, co stanowi poważne wyzwanie dla ich układów hamulcowych. Na szczęście pojazdy elektryczne są wyposażone w dwa różne mechanizmy hamowania.
Początkowa reakcja pochodzi z samego silnika. W przypadku prędkości zwalniania do 0,3 G konwencjonalne hamulce hydrauliczne zwykle pozostają na biegu jałowym. Gdy wymagane jest większe hamowanie, włączają się hamulce hydrauliczne. Główna trudność – i największy ból głowy – polega na połączeniu tych hamulców.
Osiągnięcie właściwej równowagi pomiędzy obydwoma układami hamulcowymi wymaga skrupulatnego dostrojenia, aby zapewnić zarówno osiągi, jak i wyczucie pedałowania, jakich oczekują kierowcy. Pod względem wydajności nowoczesna technologia umożliwia osiągnięcie maksymalnej siły hamowania dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych materiałów syntetycznych, takich jak tarcze węglowo-ceramiczne. Choć duże pojazdy elektryczne wyraźnie skorzystałyby na tej możliwości, wysoka cena w dalszym ciągu ogranicza szerokie zastosowanie.
Uwagi końcowe
Oczywiste jest, że poziom mocy popularnych pojazdów elektrycznych dramatycznie wzrósł. Ogromny moment obrotowy wytwarzany przez silniki elektryczne po zatrzymaniu zapewnia charakterystykę przyspieszania pojazdów elektrycznych porównywalną z supersamochodami, zarówno w przypadku impulsów w średnim zakresie, jak i przy prędkości zerowej.
Udoskonalenia te wynikają ze stosunkowo prostej architektury silnika elektrycznego w porównaniu z silnikiem spalinowym, a także ze względnej łatwości zwiększania mocy silnika. Jednak samochody elektryczne zwykle ważą więcej niż ich odpowiedniki z silnikiem ICE, co niekorzystnie wpływa na skuteczność hamowania, szczególnie w sytuacjach dynamicznych.
Samochody elektryczne są wyposażone w hamowanie regeneracyjne, które pomaga w kluczowym przedsięwzięciu, jakim jest zmniejszenie prędkości pojazdu, ale wyczucie i skuteczność hamowania z pewnością można by nieco poprawić.
Powyższe tabele wyraźnie pokazują, że moc samochodów elektrycznych, biorąc pod uwagę ich ograniczone prędkości maksymalne, jest zawyżona. Być może w nadchodzących latach, kiedy samochody elektryczne staną się lżejsze dzięki zaawansowanym technologiom akumulatorów, zaobserwujemy zmniejszenie mocy wyjściowej pojazdów elektrycznych. W końcu kto potrzebuje 1000 KM na drodze publicznej?
