Reportáž: jak se vyrábí motory pro elektrická auta

Nachází se v maďarském Györu. Jmenuje Audi Hungaria a v roce 2023 vyrobila více než 1,6 milionu pohonných jednotek.

Z těch 1,6 milionu motorů tvoří téměř čtvrtinu ty zajímavější – tedy pěti- a víceválcové motory. Právě zde totiž vznikal třeba i legendární desetiválcový motor pro Audi R8, ale v továrně vyrábějí a dodávají komponenty třeba pro Lamborghini.

Každý čtrnáctý je elektrický

Důvod, proč jsme továrnu navštívili, byl ale jiný. Od roku 2018 zde vznikají také elektrické pohonné jednotky. A to ve velkém. Vyrábí se zde elektromotory pro Audi Q8 e-tron, Q6 e-tron a pro Porsche Macan. V absolutním množství to v předloňském roce bylo 114 058 elektromotorů. Tedy téměř 7 %. Od roku 2018, kdy zde výroba začala, jejich podíl stabilně roste.

Elektrická přítomnost

Že dříve či později všichni přesedláme na elektrický pohon je už téměř jisté. Elektrický motor je bezkonkurenčně efektivní. A je samozřejmě škoda, že z elektromobilů se stalo politické téma. Veřejnost má pocit, že jim někdo elektromobilitu nutí, do toho se šíří zkreslené zprávy o zákazu spalovacích motorů v roce 2035. To vše přispívá obecně negativní náladě většinové společnosti vůči elektromobilům.

Pokřivené trhy

Snaha států po celém světě zbavit se závislosti na ropě je evidentní. Není to pouze evropská záležitost. Komunistická Čína podle amerického Centra pro strategická a mezinárodní studia (CSIS) přímo investovala do vývoje elektromobilů 230,8 miliardy dolarů, tedy více než 5,5 bilionu korun. Další stovky miliard čínská vláda investovala formou daňových úlev.

Na americkém kontinentu vznikl startup, který dnes známe jako automobilku Tesla. Už v roce 2009 získala půjčku ve výši 465 milionů dolarů z programu Advanced Technology Vehicles Manufacturing. Další dotace pro Teslu následovaly. V roce 2023 získala automobilka dotaci ve výši 7,5 miliardy dolarů na rozšíření nabíjecí infrastruktury.

Za 5 minut dvanáct 

Mezitím jsme si v Evropě užívali naše k dokonalosti vypiplané spalovací motory, benzinové i naftové. Úsporné, výkonné, s dlouhou životností, prostě vrchol evropského inženýringu. Mimo Evropu se nikdo nenaučil tak dobré motory dělat. Kdo si kdy v minulosti koupil třeba japonský naftový motor, ten to nejspíš dosvědčí. Takže proč by se měl někdo v té době věnovat elektromobilitě? Autům, která jsou drahá, s krátkým dojezdem, dlouho se nabíjí a uživatelům nepřináší žádné extra výhody? Jenže dívat se elektromobily tehdejší optikou by byla velká chyba. 

Uběhlo pár let a prakticky všechny trumfy dnes drží právě elektrický pohon. Evropské automobilky se tak chytly za 5 minut dvanáct k tomu, aby jim neujel v elektromobilitě vlak. Značka Audi patří mezi evropskými automobilkami k průkopníkům elektromobility. Audi e-tron přišlo na trh v roce 2018 a dodnes nabídne parametry moderní generace elektromobilů – superrychlé nabíjení, vysoký výkon i dlouhý dojezd.

Náskok díky technice

Mohlo by se zdát, že elektromotor je prostě jen motor. A že evropské automobilky neztratí oproti světu konkurenční výhodu v tom, že dělají ty nejlepší motory. Jenže ani elektromotor není jen tak něco obyčejného. To jsme si sami prohlédli ve výrobě.

Elektromotor používá vlásenkové vinutí, laserové svařování, pokročilou konstrukci statoru… ale co to vlastně všechno přináší řidiči?

Vlásenkové vinutí

Jde o technologii navíjení vodičů v elektromotorech. Namísto vodičů s oválným průřezem používají obdélníkový průřez. Obdélník má totiž lepší prostorovou efektivitu, takže vodiče uspořádáte hustěji, do statoru umístíte mnohem více mědi. A to zvýší výkon motoru. Dráty s obdélníkovým průřezem na sebe lépe doléhají. To také znamená lepší chlazení, protože se zvětšuje kontaktní plocha a lépe se odvádí teplo. To všechno vede k vyšší účinnosti. Řidič tak získává výkonnější, ale zároveň úspornější motor, který má nižší spotřebu a tím i delší dojezd. Tipli byste si, že ve statoru se nachází 140 metrů vinutí o hmotnosti 38 kg? 

Laserové svařování

Laserové svařování je to nejpřesnější na světě. U motorů Audi se používá ke spojování vodičů ve statoru. A to je třeba právě u vlásenkového vinutí. Každý svár trvá jen 150 ms, právě proto, že je přesný a nijak neovlivní okolní materiály. Díky krátkému pulsu zvládají v maďarské továrně až 470 000 takových svárů denně. 

Laserový svár je navíc extrémně pevný a dá se předpokládat, že elektromotor vydrží několikanásobně více než celý zbytek automobilu. A mimochodem: výkon laseru je 7,5 kW.

Bez řazení

Jedna z výhod elektromobilů je ta, že nepotřebují převodovky. Spalovací motory mají jen velmi úzké pásmo otáček, kdy motor pracuje relativně efektivně, proto je třeba neustále řadit, abychom motor drželi v optimálních otáčkách. A i když dnes automatické převodovky řadí za řádově desítky milisekund a velmi hladce, vždy to znamená nějaký diskomfort. Třeba jen v tom, že po přeřazení nemáte takový točivý moment jako před ním.

To u elektromotoru nehrozí. Maximální točivý moment se nabízí od nulových otáček a je lineární. Ale to neznamená, že převodovka u elektromotoru není. Jen je jednostupňová. A její instalace? Prostě se jen nasadí na motor. Tak jednoduché.

Chladí a maže

Myslíte, že elektromotory nepotřebují olej? Jak které. Třeba tyto ho potřebují, a to k chlazení. Mikrokapičky oleje se vstřikují rovnou na vinutí statoru a chladí místa, která by se mohla přehřívat. Zároveň olej maže výše zmíněnou jednostupňovou převodovku.

Proč takové složité postupy? Takový motor má vyšší účinnost, nižší hlučnost, delší životnost, a především se v něm nemusí používat vzácné kovy.

Opravdu je tišší?

Motor jsme si samozřejmě mohli poslechnout. Audi tvrdí, že jde o nejtišší elektromotory v elektromobilech, a nejspíš bude mít pravdu. Jeho chod uslyšíte až při vyšších otáčkách. Mimochodem, každý vyrobený motor se zde také testuje (mimo jiné) na hlučnost. Mikrofony měří úroveň hluku motoru, takže se hned při výrobě odhalí, pokud by s motorem bylo něco v nepořádku.

Do jakých vozů

Výstupem továrny v Györu jsou motory, které nacházejí své uplatnění u platformy PPE. Jde o úplně novou platformu koncernu Volkswagen, v tuto chvíli ji najdete třeba u modelu Porsche Macan nebo Audi Q6 e-tron. A právě v modelu Audi Q6 e-tron jsme měli možnost si zde vyráběné motory vyzkoušet. 

Synchronní i asynchronní

Zadní motor nabídne výkon 280 kW a točivý moment 580 Nm. Motor je synchronní. To znamená, že rotor obsahuje permanentní magnety, které interagují s magnetickým polem statoru. To vytváří sílu. Synchronní motor má velmi vysokou účinnost, není třeba dodávat žádnou další energii. Nevýhoda? Plachtění. Pokud sundáte nohu z plynu, motor maličko, ale přeci jen brzdí – magnety prostě stále generují magnetické pole.

Naproti tomu přední motor je asynchronní. Rotor neobsahuje magnety – je tvořen vodiči, do kterých se podle potřeby pouští elektrický proud. A pak vlastně fungují jako magnet, vytváří (elektro)magnetické pole. Takový motor má pochopitelně nižší účinnost (musíte mít další zdroj elektřiny pro vytvoření magnetického pole), ale na druhou stranu, pokud není v zátěži, nijak nebrzdí. Není zde žádné magnetické pole, které by vytvářelo nežádoucí síly. Navíc je takový motor odolnější, má delší životnost a nedělá mu potíže přetížení.

Proč takové rozložení? Zadní motor bude pracovat téměř pořád. Při každém zrychlení. Zde se tedy využívá vysoké účinnosti motoru.

Naproti tomu přední kola se připojují jen v určitých situacích, při rozjezdu nebo za horších adhezních podmínek. Zkrátka mnohem méně. Takže při běžné jízdě asynchronní motor nijak nezvyšuje odpor (ztráty), ale když je potřeba, umí se bleskově připojit plnou silou. 

Ekologie má smysl

V továrně v Maďarsku jsme nakonec strávili celý den. Ukázali nám i to, jak se zde využívá geotermální energie. Někdo využívá horké prameny k relaxaci, v Audi z nich čerpají energii. A to ne zrovna málo. Žhavá voda z hloubky 2,5 km přichází do výměníků s výkonem 30 MW! Tato energie pak slouží pro ohřev vody a vytápění prostor továrny. A zbytek energie? Na střechách budov se nachází největší střešní fotovoltaické elektrárna v Evropě. Pokrývá plochu 160 000 m2, tedy asi jako 22 fotbalových hřišť. Špičkový výkon je pak 12 MW.

Zdroj: autorský text, Audi Hungaria