Az elektromos autók paradigmaváltást jelentenek a belső égésű kocsikhoz képest. Hajtási rendszerük jelentősen eltér a több mint egy évszázada használt benzines vagy a gázolajos autókétól. Villanyautós sorozatunk harmadik részében áttekintjük az elektromos hajtás legfontosabb elemeit, illetve ezek szerepét.
Ahogy a neve is sugallja, a villanyautót nem folyékony üzemanyag, hanem elektromosság hajtja. Mivel az elektromos áramot a villanyautó nem menet közben, a fedélzetén termeli meg, azt tárolni kell valahol. A villanyautó egyik legnagyobb méretű, legdrágább – és hatékonysága szempontjából az egyik legfontosabb – eleme tehát a nagyfeszültségű akkumulátor. Az akkupakk az autó padlólemeze alatt található, s ennél tökéletesebb helyre nem is kerülhetett volna. Mivel az akkumulátor nagyméretű és nehéz, ezért a jármű stabilitása szempontjából az a legelőnyösebb, ha ez az alkatrész a lehető legmélyebbre van beépítve. Így lesz a legalacsonyabb a tömegközéppont, illetve az akkupakk merev és szilárd háza része a kocsi biztonsági szerkezetének is. Az EV szívének tekintett akkumulátor tehát olyan újratölthető energiatároló, amely árammal látja el a kocsi kerekeit hajtó villanymotort. Az elektromos áramot sorosan vagy párhuzamosan összekapcsolt cellákban tárolja, így különböző modulok képződnek, majd több modult sorba kapcsolva jön létre maga a nagyfeszültségű akkumulátor.
Az elektromos járművek hatótávolsága, teljesítménye és súlya nagymértékben függ az akkumulátor méretétől, kapacitásától és kémiájától. Manapság a legelterjedtebb akkumulátor lítium-ion cellákból áll, de léteznek másféle energiatárolók is, mint például ólom-sav, nikkel-fém-hidrid és nikkel-kadmium. A lítium-ion akkumulátor előnye a magas energiahatékonyság, amely azt jelenti, hogy az akkumulátorban tárolt energia nagy hányadát (több mint 90%-ot) lehet az autó hajtására használni. A nagy energiasűrűség is a lítium-ion akku mellett szól. A Peugeot legmodernebb akkucsomagjainak energiasűrűsége 0,3 kW/kg körül jár, így könnyen kiszámolható, hogy a népszerű Peugeot E-3008 (https://www.peugeot.hu/modellek/uj-3008.html) modellben extrém nagy, akár 700 km-es hatótávot biztosító, 98 kWh-s akkumulátor a védőburkolattal együtt közel fél tonnát nyom. A lítium-ion akksik jelenlegi egyeduralkodásának további oka, hogy hosszú élettartamot ígérnek, illetve a bennük felhasznált drága anyagok nagy része visszanyerhető és újra felhasználható.
Az akkupakkban tárolt elektromos áram a villanymotort táplálja, amely az autó hajtásáról gondoskodik. A villanyautókban jellemzően váltóárammal működő, állandó mágneses szinkronmotort használnak. Ennek előnye, hogy az ilyen motor robusztus, strapabíró, illetve nagy a nyomatéka és azt a teljes fordulatszám-tartományban leadja. Ez a villanyautó hatékonyságának egyik kulcsa, hiszen a villanymotor a „gázpedál” lenyomására késedelem nélkül gyorsítani kezd, míg a belső égésű motornál meg kell várni, hogy emelkedjen a fordulatszám – esetleg felépüljön a turbónyomás -, s az autó csak ez után kezd gyorsulni. A villanymotor újabb előnye és szerepe az energia-visszanyerő fékezés közben mutatkozik meg: az autó kinetikus energiáját árammá alakítva és az akkucsomagba visszatáplálva menet közben növeli a kocsi hatótávját. A villanymotor más tekintetben is előnyösebb, mint a belső égésű. Sokkal kisebb, így az autó karosszériájában több hely marad az utasoknak és a csomagoknak. Ráadásul halkabban és rezgésmentesen működik, azaz a menetkomfortot is jobbá teszi.
Közvetlenül a villanymotorhoz csatlakozik az úgynevezett reduktor, amely a villanymotor - akár percenkénti húszezres - fordulatszámának csökkentésével növeli meg a kerekekhez jutó nyomatékot. A villanyautó vezethetősége szempontjából kulcsszerepe van az inverternek is, amely az akkupakkban tárolt egyenáramot váltóárammá alakítja át, és eljuttatja a villanymotorhoz. Sőt, az inverter a váltóáram frekvenciájának változtatásával a villanymotor fordulatszámát is befolyásolja, így ez a berendezés szabályozza a villanyautó gyorsulását és lassulását.
S ha már esett szó az inverterről, említsük meg az egyenáramú konvertert is, amely az akkupakkban tárolt nagyfeszültségű (400-től 800 voltig) áramot átalakítja a fedélzeti rendszerek (fényszórók, fedélzeti szórakoztató rendszer satöbbi) számára alkalmas 12 voltos feszültséggé, hiszen hiába van erre a célra külön akkumulátor, annak töltésérőr és a kis feszültségű fogyasztók folyamatos táplálásáról is gondoskodni kell.
Mivel a villanyautókban alkalmazott lítium-ion akkumulátorok viszonylag szűk hőmérsékleti tartományban működnek optimálisan, a hatékonyság szempontjából kulcsszerep jut a hőszabályozásnak is. A hűtőkből, hőcserélőkből és hűtőfolyadékot mozgató szivattyúkból álló rendszer célja, hogy az ideális hőmérséklet-tartományban tartsa az akkupakkot. Ha ugyanis az alacsony külső hőmérséklet miatt az akkucsomag lehűl, akkor egyrészt lassabban tölthető, másrészt kevesebb áramot képes tárolni, azaz csökken a hatótáv. A hamarosan bemutatkozó, akár 668 km-es hatótávot kínáló Peugeot E-5008 Long Range modell (https://www.peugeot.hu/modellek/uj-5008.html) például szériatartozékként kapja meg azt az akkumulátort prekondicionáló rendszert, amely hideg időben az akkumulátort előfűtve jóval gyorsabb töltést tesz lehetővé.
