Umiestniť elektromotor do kolesa napadlo ako prvého britského vynálezcu Wellingtona Adamsa, ktorý s nápadom utekal na patentový úrad už v roku 1884. Nemali zatvorené a úradníci vynález zaregistrovali. Odvtedy z času na čas túto ideu oprášia a skúsia ju použiť v rôznych mechanizmoch, kde je koleso pochádzajúce od rannej civilizácie Mezopotámie (cca 4000 rokov pred n. l.) používané.

Použitie elektromotora umiestneného priamo v kolese vozidla (tzv. in-wheel motor, resp. elektrické kolesá) sa na prvý pohľad môže zdať ako moderný trend 21. storočia, ktorý prichádza s elektromobilitou. Mnohí si pod tým predstavia niečo úplne nové, niečo, čo sa začalo rozvíjať len s nástupom elektrických áut pred pár rokmi. Pravda je však oveľa zaujímavejšia, ide o veľmi starý nápad, ktorý sa objavil už na počiatku automobilovej histórie.

Nejde o novinku

Patent na elektromotor umiestnený priamo v kolese vozidla bol totiž zaregistrovaný ešte skôr, ako patent na spaľovací motor Carla Benza. Aj napriek tomu sa táto technológia nikdy úplne nepresadila v masovej sériovej produkcii osobných áut kvôli konštrukčným a prevádzkovým výzvam, ktoré budeme neskôr rozoberať².

In-wheel motory sa stali predmetom modernej technickej diskusie najmä s rozmachom elektromobility v posledných dvoch dekádach. Hlavnou motiváciou je efektívne využitie elektrickej energie, minimalizácia mechanických strát a zjednodušenie celého pohonného systému. Tradičný elektromobil používa jeden alebo viac centrálnych elektromotorov, ktoré svojou energiou poháňajú kolesá prostredníctvom prevodoviek, diferenciálov a hnacích hriadeľov. In-wheel systém túto mechanickú cestu skracuje tým, že motor je priamo v kolese a odpadá tak veľká časť prenosových mechanizmov. Výsledkom je priamejšie, potenciálne účinnejšie využitie sily medzi batériou a cestou³.

V praxi však nie je koncepcia elektromotora priamo v kolese pre nové elektromobily bežná. Už firmy ako Mitsubishi v minulosti plánovali použiť „elektrické kolesá“ pre model i-MiEV, avšak nakoniec od toho upustili, čiastočne práve pre technické problémy, ktoré sa prejavili pri reálnom použití. Súčasné automobily od veľkých výrobcov ako Tesla, Škoda či Volkswagen stále používajú centrálne elektromotory spojené s kolesami prostredníctvom tradičnej mechanickej sústavy.

Kde sa elektromotory v kolesách používajú

Napriek tomu sa in-wheel motory používajú v niektorých špeciálnych vozidlách či konceptoch. Napríklad v niektorých elektromobiloch s nezvyčajným dizajnom alebo veľmi nízkou hmotnosťou, či v projektoch autonómnych vozidiel, kde nezávislé ovládanie každého kolesa umožňuje lepšiu trakciu a manévrovateľnosť³.

By Morio – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10426060 – Ilustračné¹.

Taktiež v elektromobilových prototypoch od firiem ako Protean Electric či Elaphe sa tieto motory testujú a dokonca sa snažia dostať do výroby².

Plusy

Jedným z najčastejšie spomínaných benefitov je vyššia energetická účinnosť. Vďaka priamemu prenosu výkonu bez komplikovaných prevodov a hnacích systémov môže byť menej energie stratených v mechanických súčastiach, čo zvyšuje celkovú účinnosť pohonu a potenciálne aj dojazd vozidla. Navyše, umiestnenie motora v kolese poskytuje väčšiu flexibilitu v usporiadaní komponentov vozidla – automobil nemusí mať veľký priestor pre centrálne umiestnený motor, čo môže otvoriť priestor pre väčšiu batériu alebo viac miesta pre cestujúcich či batožinu.

Medzi ďalšie klady patrí možnosť veľmi precíznej regulácie výkonu a trakcie na každom kole samostatne. To umožňuje použiť pokročilé systémy ako diferenciálne riadenie krútiaceho momentu a lepšiu stabilitu pri rôznych jazdných podmienkach, čo môže byť užitočné najmä pri autonómnych vozidlách či športových aplikáciách.

Zápory

Napriek týmto výhodám však in-wheel motory prinášajú aj významné nevýhody, ktoré brzdia ich širšie použitie. Jedným z najzávažnejších technických problémov je tzv. „unsprung mass“ – hmotnosť, ktorá nie je podopretá pružením vozidla (kolies, motorov a všetkých komponentov priamo v kolesách). Vyššia neodpružená hmota negatívne ovplyvňuje jazdný komfort, stabilitu a kontakt s vozovkou, pretože tlmiace systémy musia pracovať ťažšie, aby udržali koliesko v správnom kontakte s povrchom cesty.

Ďalším praktickým problémom je odolnosť a chladenie elektromotorov umiestnených v kolese. Kolesá sú permanentne vystavené nárazom, prachu, vode, soli či vysokým teplotám. Elektrický motor v kolese musí byť navrhnutý tak, aby odolával týmto extrémnym podmienkam a napriek tomu fungoval spoľahlivo po veľmi dlhý čas. Chladenie motora, najmä pri vysokom zaťažení, je ďalšou výzvou, pretože priestor v kolese je obmedzený a tradičné chladiace systémy sú ťažko implementovateľné⁴.

Náklady sú ďalším faktorom, ktorý zatiaľ obmedzuje masové využitie tejto technológie. Výroba vysoko výkonných motorov v kolese, ktoré musí byť extrémne robustné a spoľahlivé, je technologicky náročnejšia a často aj drahšia než výroba bežných centrálne umiestnených motorov spojených s tradičným pohonom⁵.

Budúcnosť elektromotorov v kolesách

Ak sa pozrieme na situáciu v kontexte dnešných elektromobilov, je zrejmé, že žiadny veľký sériový výrobca automobilov zatiaľ neprešiel na in- wheel koncepciu vo väčšom rozsahu. Väčšina elektromobilov stále používa centrálne umiestnené elektromotory s prevodovkami, diferenciálmi a hnacími hriadeľmi. In- wheel technológia však zostáva predmetom výskumu a vývoja, a to nielen vo vývoji elektromobilov, ale aj v ďalších oblastiach dopravy, ako sú elektrické bicykle, skútre či robotické dopravné prostriedky³.

Pre súkromných používateľov a podnikateľov je dôležité pochopiť, že hoci technológia elektromotora v kolese nie je úplnou novinkou, stále nie je štandardom v automobilovom priemysle a jej prijatie bude závisieť od toho, či inžinieri dokážu prekonať technické bariéry a zvýšiť spoľahlivosť, komfort a cenovú dostupnosť takýchto systémov.

Súvisiace Technická anatómia vozidla

Zdroje
1 By Morio – Own work, CC BY-SA 3.0, Dostupné: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10426060 [cit. 2025]
2 Pravda, Elektrické kolesá
https://auto.pravda.sk/novinky/clanok/453501-protean-kolesa-s-elektromotormi-idu-do-vyroby-maju-sancu/
3 Tires Companies, Čo sú to motory v kolesách
https://tirescompanies.com/ic-wheels/
4 MDPI, Systémy pohonu motorov v kolesách pre elektrické vozidlá
https://www.mdpi.com/1996-1073/16/7/3121
5 SourcifyChina, Výhody elektrotechnológie kolesových motorov
https://www.sourcifychina.com/wheel-motor-electric/

Údaje použité v článku sú verejne dostupné v rámci informácií z médií, pre dohľadanie zadávajte autorom použité kľúčové slová. Autor pri vyhľadávaní okrem iného používa aj ChatGPT.