Toyota znalazła sposób, aby jej przyszłe samochody sportowe elektryczne były jeszcze niższe.

Samochód elektryczny nie ma dużego silnika spalinowego pod maską. Mimo to projektowanie sportowego samochodu elektrycznego z bardzo niską linią przednią pozostaje prawdziwym wyzwaniem. Toyota właśnie złożyła patent opisujący nowe rozmieszczenie silników i elementów technicznych, które mogłoby pomóc w rozwiązaniu tego problemu. To pomysłowe rozwiązanie, ale wciąż rodzi kilka pytań.

Elektryfikacja daje projektantom samochodów większą swobodę. Usuwając silnik spalinowy i jego tradycyjną skrzynię biegów, producenci mogą tworzyć różne kształty nadwozi, o bardziej oryginalnych proporcjach i przestronniejszych wnętrzach. Jednak ta swoboda ma swoje granice. W samochodzie elektrycznym przestrzeń pomiędzy przednimi kołami jest zajmowana przez liczne elementy: silniki, reduktory, elektronikę napędową, systemy ładowania oraz urządzenia chłodzące. To wszystko zajmuje miejsce i może przeszkodzić projektantom w wystarczającym obniżeniu maski.

Dokładnie z tym problemem chce walczyć Toyota. W niedawnym patentzie odkrytym przez Carmoses producent japoński opisuje architekturę techniczną mającą na celu zmniejszenie wysokości przedniej części samochodu elektrycznego. Cel jest jasny: ułatwić projektowanie samochodów sportowych elektrycznych o niskiej sylwetce i dobrze wydajności aerodynamicznej.

Dwa silniki elektryczne zamontowane na tej samej osi co koła

Pierwszy trik Toyoty dotyczy rozmieszczenia silników elektrycznych. W wielu samochodach elektrycznych silnik oraz przekładnie odpowiedzialne za przenoszenie jego mocy na koła są rozmieszczone na kilku równoległych osiach. Ta architektura działa bardzo dobrze, ale może zwiększyć wymiary pionowe i podłużne układu napędowego.

Toyota proponuje inne podejście: umieszczenie silnika elektrycznego oraz jego układu redukcyjnego na tej samej ości, bezpośrednio wyznaczonej z kołami. W tym celu producent wykorzystuje mechanizm epicykloidalny, składający się z kilku zębatków, który pozwala zmniejszyć prędkość obrotową silnika przed przekazaniem ruchu na koła. W konfiguracji opisanej w patentzie dwa zestawy silnik-reduktor są zainstalowane obok siebie pomiędzy przednimi kołami. Każdy silnik napędza bezpośrednio swoje własne koło, bez centralnego mechanizmu różnicowego.

Co przeczytać również

Toyota FT-Se: pierwszy kontakt w obrazach z przyszłą programowalną sportową samochodem elektrycznym

To rozwiązanie ma jedną zaletę: pozwala zmniejszyć wysokość i długość całej konstrukcji. Z drugiej strony Toyota przyznaje istnienie wady – taka architektura zajmuje więcej miejsca w szerokości niż tradycyjny system.

Zasada zastosowania współosiowego układu napędowego wcale nie jest czymś zupełnie nowym. Porsche stosuje mianowicie taki kompaktowy układ na przednim osi Taycana, chociaż jego system opiera się na jednym silniku połączonym z różnicówką. Toyota idzie o krok dalej, proponując dwie niezależne jednostki.

Taka konfiguracja teoretycznie mogłaby umożliwić oddzielne zarządzanie mocą przekazywaną do każdego z przednich kół. Jednak patent nie wspomina wyraźnie o funkcji aktywnego rozkładu momentu obrotowego, zwanego również torque vectoring.

Kolejny trik na obniżenie maski

Zmniejszenie wysokości silników nie wystarcza. Trzeba jeszcze znaleźć miejsce na pozostałe komponenty niezbędne do funkcjonowania samochodu elektrycznego. Toyota proponuje zatem umieszczenie elektroniki mocy bezpośrednio nad silnikami. W podstawowej konfiguracji patentu zespół ten obejmuje między innymi konwerter DC-DC służący do dostosowywania napięcia podczas szybkiego ładowania, a także wbudowany ładowarkę do ładowania prądem przemiennym. Inne warianty przewidują zainstalowanie tylko jednego z tych urządzeń, a nawet prostownika sterującego silnikiem elektrycznym.

Jednak najbardziej oryginalny element znajduje się nieco dalej z przodu. Japoński producent interesuje się bowiem kondensatorem systemu klimatyzacji – tym wymiennikiem ciepła, który zazwyczaj jest montowany pionowo za mrozem. Zamiast zachować go w tej pozycji, Toyota proponuje przechylenie go ku przodowi. Dzięki temu można obniżyć jego najwyższy punkt, jednocześnie utrzymując powierzchnię narażoną na przepływ powietrza wpadającego z przodu pojazdu.

Patent nakłada istotną warunek: górna część kondensatora musi pozostawać poniżej szczytu obudowy elektronicznej zamontowanej na silnikach. Dzięki takiemu rozwiązaniu maska mogłaby stopniowo opadać w kierunku przodu samochodu, bez ograniczeń spowodowanych zbyt wysokim wymiennikiem ciepła. Teoretycznie rozwiązanie to mogłoby ułatwić stworzenie szczególnie opadającej przedniej części, jaką znajdujemy w niektórych samochodach sportowych.

Technologia przeznaczona dla przyszłych elektrycznych samochodów sportowych Toyoty?

To wynalazek nabiera pełnego sensu, gdy spojrzy się na projekty sportowe japońskiego producenta. W 2023 roku Toyota przedstawiła m.in. koncept FT-Se – dwumiejscowy samochód sportowy elektryczny o szczególnie niskich i szerokich proporcjach. Ostatnio Lexus również ujawnił koncept samochodu sportowego elektrycznego LFA, którego sylwetka podkreśla niską wysokość oraz bardzo aerodynamiczne linie. Te pojazdy doskonale ilustrują ambicje grupy w dziedzinie elektrycznych samochodów sportowych. Niemniej jednak obecnie nie ma żadnych dowodów na to, że architektura opisana w tym patentie zostanie zastosowana w którymś z tych modeli. Toyota nie wymienia w swoim dokumencie żadnego konkretnego samochodu.

Kolejną cechą wyróżniającą jest to, że przedstawiona konfiguracja dotyczy kół przednich. Może to wydawać się zaskakujące dla samochodu sportowego, ale nic nie stoi na przeszkodzie, by wyobrazić sobie drugi silnik na osi tylnej. Architektura ta mogłaby więc doskonale pasować do przyszłego samochodu elektrycznego z pełnym napędem. Koncepcja FT-Se została zresztą przedstawiona przez jego głównego inżyniera jako pojazd wyposażony w silnik na każdej osi. Nie oznacza to jednak, że Toyota planuje zainstalować w nim system opisany w tym nowym patentie.

Perspektywiczne rozwiązanie, ale kilka nieznanych

Choć pomysł wydaje się kuszący, wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Pierwsze dotyczy chłodzenia. Patent opisuje dokładnie położenie kondensatora klimatyzacji, ale nie szczegółowo określa lokalizacji innych wymienników ciepła niezbędnych do funkcjonowania samochodu sportowego elektrycznego. Tymczasem pojazd przeznaczony do dynamicznej jazdy musi być w stanie skutecznie chłodzić swoją baterię, silniki oraz elektronikę wysokiej mocy, szczególnie podczas intensywnego użytkowania na torze. Integracja tych dodatkowych urządzeń mogłaby utrudnić stworzenie przedniej części pojazdu tak niskiej, jak tego pragnie się projektantów.

Co przeczytać również

Toyota przygotowuje nowy silnik hybrydowy, który może zużywać zaledwie… 3,3 l/100 km

Kolejne pytanie dotyczy kosztu. Dwa niezależne silniki elektryczne oraz dwa systemy redukcji mogą powodować większą złożoność i dodatkowe wydatki w porównaniu z architekturą opartą na jednym silniku.

Wreszcie, Toyota nie podaje ani planowanej wysokości maski, ani osiągów silników, ani parametrów elektrycznych baterii. Należy również zbadać kwestię bezpieczeństwa, szczególnie w odniesieniu do ochrony pieszych oraz wymaganych przestrzeni deformacji w przypadku zderzenia czołowego.