Dlaczego dedykowane platformy pojazdów elektrycznych są kluczem do maksymalizacji korzyści z pojazdów elektrycznych?

Platforma samochodowa jest zasadniczo podstawą konstrukcyjną pojazdu. Jego architektura i specyfikacje decydują o sztywności podwozia, układzie zawieszenia, objętości kabiny i kluczowych decyzjach inżynieryjnych, takich jak typ silnika i skrzynia biegów. Tradycyjni producenci samochodów, którzy w przeszłości budowali modele z silnikami spalinowymi (ICE), stoją teraz przed wyborem: porzucić dotychczasowe platformy i opracować zupełnie nowe architektury dostosowane do pojazdów elektrycznych lub dostosować istniejące do elektrycznych układów napędowych.

Branża pozostaje podzielona co do najlepszej ścieżki rozwoju. Niektóre marki modernizują swoje obecne platformy ICE, inne zaczynają od czystej kartki, aby stworzyć dedykowane platformy EV, a niektóre stosują strategię mieszaną, stosując obie taktyki w różnych modelach. Poniżej przeanalizujemy zalety każdej metody.

Zmodyfikowane platformy ICE

Kiedy inżynierowie opracowują platformę ICE, zazwyczaj wybiegają w przyszłość o kilka lat. Aby taka platforma nadawała się do zastosowania w pojeździe w pełni elektrycznym, projektanci muszą uwzględnić tę możliwość w oryginalnym projekcie. Weźmy na przykład platformę MQB Grupy Volkswagen – została ona zaprojektowana z myślą o obsłudze różnych źródeł zasilania, od benzyny i oleju napędowego po gaz ziemny, hybrydy typu plug-in i całkowicie elektryczne układy napędowe. Ta wszechstronność zwiększa elastyczność produkcji, jednak główny nacisk platformy nieuchronnie pozostaje na zastosowaniach ICE.

Architektury BMW CLAR i FAAR ilustrują tę strategię: choć pierwotnie zostały zaprojektowane dla silników spalinowych, mogą również stanowić podstawę modeli elektrycznych. Większość konwencjonalnych pojazdów ICE ma konfigurację „wszystkie z przodu”, w której zamontowany poprzecznie silnik i skrzynia biegów przekazują moc na przednią oś. W rezultacie pojazd elektryczny zbudowany na tym samym podwoziu ICE dziedziczy układ z napędem na przód.

Tradycyjne podwozia ICE przewidują wzdłużne drogi wydechowe i opcjonalne komponenty z napędem na cztery koła. Kiedy producenci zamieniają te systemy na zestawy akumulatorów, pakiety muszą być uformowane w skomplikowane formy – często w konfiguracji „H” lub „T”. Ta dodatkowa złożoność utrudnia wyposażenie pojazdu w akumulatory o największej pojemności i ogranicza elastyczność, dlatego pojedynczy model rzadko oferuje wiele opcji pojemności.

Kolejnym ograniczeniem jest tunel biegnący pod tylną częścią pasażerską, dzielący przestrzeń na dwie części. Taka konstrukcja utrudnia zarządzanie momentem obrotowym i prowadzi do nieoptymalnego opakowania wnętrza.

Wady związane z przenoszeniem momentu obrotowego są łagodzone w dostosowanych platformach zorientowanych na napęd na tylne koła, takich jak CLAR BMW.

Dedykowane platformy EV

Dedykowane platformy pojazdów elektrycznych wymagają znacznych inwestycji w badania i rozwój oraz dłuższego cyklu rozwoju, co skutkuje wyższymi cenami pojazdów i opóźnionym wprowadzeniem na rynek. Niemniej jednak zapewniają one szereg korzyści, które z czasem czynią je mądrzejszym wyborem.

Najpierw porozmawiajmy o fizyce. Za każdym razem, gdy prowadzisz szybki pojazd, podczas przyspieszania poczujesz, jak Twoje plecy wciskają się w siedzenie. Oznacza to przesunięcie ciężaru w kierunku tyłu, powodując lekkie uniesienie przodu, podczas gdy tył ulega ściskaniu. Dlatego też, aby wykorzystać duży, natychmiastowy moment obrotowy silnika elektrycznego bez utraty przyczepności, moc musi być skierowana na tylną oś.

W związku z tym konfiguracja jednosilnikowa zazwyczaj napędza tylną oś. Takie rozwiązanie zapewnia również mniejszy promień skrętu, ponieważ nie ma przednich półosi napędowych.

Zarówno Renault Megane E-Tech, jak i Nissan Ariya to pojazdy z napędem na przednie koła, mimo że mają wspólną platformę CMF-EV, dedykowaną dla pojazdów elektrycznych. Renault-Nissan wybrało ten układ, aby zaoszczędzić na masie i przestrzeni: umieszczenie wszystkich podzespołów z przodu zmniejsza masę pojazdu o 100 kg – głównie dzięki krótszym rurom i przebiegom kabli wysokiego napięcia – oraz uwalnia przestrzeń ładunkową w bagażniku.

Dedykowana platforma EV oferuje również prostszą prostokątną geometrię akumulatora umieszczonego pomiędzy osiami, umożliwiając producentom zwiększenie pojemności energetycznej poprzez dodanie większej liczby modułów. Jednak ten układ „deskorolkowy” komplikuje konstrukcję tylnego zawieszenia. W samochodach kompaktowych w pełni niezależne zawieszenie wielowahaczowe z wahaczami wzdłużnymi jest niepraktyczne, pozostawiając jedynie wahacze poprzeczne jako realną opcję.

Ponieważ dedykowana architektura pojazdów elektrycznych eliminuje potrzebę stosowania komory silnika, zapewnia płaską podłogę wewnętrzną i większy rozstaw osi. Taka konstrukcja uwalnia przestrzeń wewnętrzną, dzięki czemu kompaktowe samochody elektryczne zapewniają przestrzeń porównywalną z większymi modelami.

Nisko położony akumulator główny nieznacznie podnosi całkowitą wysokość pojazdu, co skłoniło producentów do nieznacznego podniesienia prześwitu. W rezultacie mobilność elektryczna jest obecnie bardziej odpowiednia dla SUV-ów i crossoverów, które z kolei borykają się z ograniczeniami aerodynamicznymi.

Aby opracować bardziej eleganckie pojazdy elektryczne, takie jak sportowe coupe, Porsche i Audi wykorzystują konstrukcję „garażu nożnego” w swoich modelach Taycan i E-Tron GT. Funkcja ta polega na utworzeniu specjalnej pustej przestrzeni w akumulatorze, zwiększając w ten sposób prześwit dla stóp pasażerów tylnych siedzeń.

Uwagi końcowe

Jest oczywiste, że wyspecjalizowane architektury pojazdów elektrycznych oferują wyraźne korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi modułowymi platformami z silnikami wewnętrznego spalania (ICE). Ogólnie rzecz biorąc, platformy EV można podzielić na trzy typy: dedykowaną platformę EV, która reprezentuje wolniejszą, ale wysoce wydajną metodę; modułowa platforma ICE z napędem na tylne koła, służąca jako rozwiązanie pośrednie; oraz dostosowaną platformę ICE z napędem na przednie koła, co stanowi kompromis. Podjęliśmy próbę sporządzenia poniższej tabeli, aby ułatwić szybkie porównanie tych opcji.