Auto elektryczne na co dzień Elektryczny napęd 4x4

Jak działa napęd 4x4 w samochodach elektrycznych?

Napęd na cztery koła w samochodach elektrycznych jest mniej skomplikowany niż ten tradycyjny, a jego konstrukcja ma wiele niewątpliwych zalet. Na przykładzie elektrycznej Skody Enyaq iV wyjaśniamy, jak działa elektryczny napęd 4x4.

Sekcja przygotowana we współpracy z marką Skoda
fot. materiały prasowe Skoda Enyaq z napędem na cztery koła

Samochody elektryczne napędzane są jednym silnikiem i ten najczęściej trafia na tylną oś – jak w Skodzie Enyaq iV. Takie umiejscowienie motoru pozwala dociążyć tylne koła, poprawiając tym samym trakcję podczas ruszania z miejsca. Ale są też takie „elektryki”, wśród nich Skoda Enyaq iV w wersji 80x lub jej sportowy wariant RS, w których silniki elektryczne umieszczone są przy obu osiach, zapewniając napęd na cztery koła. Jest on znacznie mniej skomplikowany w konstrukcji od napędu 4x4 znanego dotychczas z samochodów spalinowych, a to przekłada się na szereg niewątpliwych zalet.

Napęd na cztery koła od początków motoryzacji

Historycznie patrząc, napęd na cztery koła jest tak stary, jak początki motoryzacji, bo tego typu rozwiązanie zostało opatentowane już w roku 1883. Później powstawały ciekawe i wybiegające w przyszłość projekty, jak ten autorstwa samego Ferdinanda Porsche, który zaprezentował samochód z czterema silnikami elektrycznymi – po jednym przy każdym kole. Dzieje potoczyły się jednak zgoła inaczej i na pierwszy plan wyszły pojazdy korzystające z silników spalinowych. Napęd na cztery koła wykorzystuje w nich wał napędowy i mechanizmy różnicowe, za pomocą których siły pochodzące od jednostki napędowej przenoszone są na koła drugiej osi.

Skoda Enyaq z napędem na cztery kołafot. materiały prasowe
Skoda Enyaq z napędem na cztery koła

Dziś jednak stoimy u progu największych bodaj zmian w historii motoryzacji, kiedy samochody elektryczne zyskują na popularności, dlatego też to sprawdzone i skuteczne rozwiązanie stopniowo będzie w najbliższych latach zastępowane przez inne. Wraz z „elektryczną rewolucją” zmienia się także pomysł na konstrukcję napędu na cztery koła, a dokładniej mówiąc niejako wraca ona do rozwiązania proponowanego przez Ferdinanda Porsche. Tyle że w mocno unowocześnionej wersji.

Elektryczny napęd 4x4 – masa zalet

W pojazdach elektrycznych tego wszystkiego, co wymienione wyżej – a więc wałów napędowych i sprzęgieł – po prostu nie ma. Na przykład we wspomnianej elektrycznej Skodzie Enyaq iV 80x, zbudowanej na nowoczesnej platformie MEB Grupy Volkswagen, wykorzystywany jest jeden silnik elektryczny o mocy 204 KM ulokowany z tyłu i napędzający oś tylną oraz drugi elektryczny motor z przodu, służący do poruszania kół przednich. Ta druga jednostka może mieć od 61 KM w modelu Enyaq iV 80x, do nawet 102 KM mocy jak w przypadku topowej wersji Enyaq iV RS.

Skoda Enyaq z napędem na cztery kołafot. materiały prasowe
Skoda Enyaq z napędem na cztery koła

To całkiem świeże i przełomowe rozwiązanie, które zastępuje stosowany dotychczas system automatycznie dołączanego napędu tylnej osi z wykorzystaniem sprzęgła typu haldex. Tymczasem budowa napędu na cztery koła realizowanego przez silniki elektryczne jest całkiem prosta i niezwykle skuteczna. W takim rozwiązaniu nie ma oleju, sprzęgieł czy wału napędowego, którego brak pozwala także wygospodarować więcej miejsca w kabinie. Zamiast tego w samochodach elektrycznych montuje się dwa (lub czasem więcej) silniki elektryczne, z których każdy napędza koła jednej osi i które są ze sobą połączone jedynie przewodami elektrycznymi, a nie mechanicznie.

Ich pracę koordynuje zespół wydajnych komputerów z zaawansowanym oprogramowaniem, a polecenia są wysyłane impulsami elektrycznymi, a nie przez obracający się wał i sprzęgła. To o tyle skuteczne, że czas, jaki mija od polecenia wydanego przez kierowcę modułowi sterującemu, do reakcji silnika, jest nawet kilkakrotnie krótszy niż w autach spalinowych. W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że samochód elektryczny zamiast wału napędowego ma przewody wysokiego napięcia.

Skoda Enyaq z napędem na cztery kołafot. materiały prasowe
Skoda Enyaq z napędem na cztery koła

Jak działa elektryczny napęd 4x4 w różnych sytuacjach drogowych?

Podczas codziennej, spokojnej jazdy w warunkach dobrej przyczepności, napęd jest przekazywany wyłącznie do kół jednej osi, najczęściej tylnej. Obecność silnika z tyłu jest przy tym optymalna pod względem trakcji, bo w trakcie przyspieszania tylne koła są bardziej dociążone, dysponując lepszą przyczepnością.

Napęd podczas takiej codziennej jazdy pracuje w trybie oszczędzania energii, wpływając pozytywnie na zwiększenie zasięgu. Zasada jest prosta – pracuje jeden tylko silnik, zatem samochód zużywa mniej energii. W przypadku wspomnianej Skody Enyaq iV 80x, czy jej sportowej wersji iV RS, silnik z tyłu może wytwarzać maksymalnie 204 KM i 310 Nm momentu obrotowego, a to wartości bardziej niż wystarczające do sprawnego poruszania samochodu.

Skoda Enyaq z napędem na cztery kołafot. materiały prasowe
Skoda Enyaq z napędem na cztery koła

Korzyści z elektrycznego napędu jest wiele, a jedną z nich jest żwawe przyspieszanie z wykorzystaniem pełnej wartości momentu obrotowego „na zawołanie”. W trybie dynamicznej jazdy lub gdy przyczepność nawierzchni jest mniejsza, w elektrycznej Skodzie Enyaq iV do pracy w ułamku sekundy zaprzęgany jest silnik poruszający kołami przednimi. Jest on uruchamiany zawsze, gdy zachodzi potrzeba szybkiego przyspieszenia lub ustabilizowania toru jazdy.

W działaniu tego systemu nie ma mowy o opóźnieniu, ponieważ silnik umieszczony z przodu, dzięki zaawansowanej elektronice sterującej jego pracą, reaguje na polecenie w czasie zaledwie 30 milisekund, a więc około cztery razy szybciej niż w najlepszych mechanicznych układach napędu na cztery koła. Co więcej, komputery sterujące pracą każdego silnika co 1 milisekundę kontrolują takie parametry, jak przyczepność kół, dlatego silnik elektryczny jest uruchamiany zazwyczaj na długo zanim kierowca wyczuje jakąkolwiek utratę przyczepności.

Kolejną korzyścią z takiej a nie innej konstrukcji elektrycznego napędu 4x4 jest możliwość dowolnego rozkładania momentu obrotowego pomiędzy obiema osiami, a nawet pomiędzy dwoma kołami przy tej samej osi. Tak zwane wektorowanie momentu obrotowego może imitować działanie blokady mechanizmu różnicowego, co pomaga zwiększyć stabilność jazdy zarówno podczas szybkiego pokonywania zakrętów, jak i na śliskiej nawierzchni.

Skoda Enyaq z napędem na cztery kołafot. materiały prasowe
Skoda Enyaq z napędem na cztery koła

Jest też wreszcie, charakterystyczna dla samochodów elektrycznych, rekuperacja, czyli odzyskiwanie energii podczas hamowania lub zwalniania. W samochodzie wyposażonym w dwa silniki elektryczne ten odzysk jest odpowiednio większy, co skutecznie pomaga zwiększyć zasięg pomiędzy ładowaniem akumulatorów trakcyjnych.

Odbywa się to tak, że kiedy wciskamy pedał hamulca, układ hamulcowy nie uruchamia się od razu. W pierwszej fazie hamowania, czyli w znakomitej większości sytuacji drogowych, aż do opóźnienia o wartości ok. 0,3 g, za wytracanie prędkości odpowiada silnik lub silniki elektryczne. Ten może działać dwukierunkowo – raz napędza koła, korzystając z energii zgromadzonej w akumulatorze, zaś w czasie hamowania to on jest niejako napędzany kołami i działa jak generator, zamieniając energię kinetyczną na elektryczną.

Skoda Enyaq z napędem na cztery kołafot. materiały prasowe
Skoda Enyaq z napędem na cztery koła

Podsumowując, elektryczny napęd 4x4 ma niezaprzeczalne zalety w postaci szybkości działania i skuteczności pracy takiego systemu, ale także optymalizowania zużycia energii, ponieważ oba silniki nie muszą pracować wtedy, gdy warunki na drodze nie wymagają wykorzystania napędu na cztery koła. Wreszcie brak mechanicznego połączenia obu osi w formie wału napędowego pozwala nie tylko ograniczyć liczbę ruchomych części i masę całego układu, ale wpływa też na zwiększenie przestrzeni w kabinie. Skoda Enyaq iV jest pod tym względem wzorem dla rywali.