Get best of the week

تسلا بلايد. خياران لتخطيط محرك ثلاثي المحركات



وعد Elon Musk بتقديم نسخة 3 محركات من التكوين للطراز S و X و Roadster و Cybertruck ، لكنه لم يذكر بعد كيف سيبدو. من الناحية النظرية ، هناك خياران لجهاز محتمل ، وأنا أقترح النظر فيهما.

الخيار رقم 1




الخيار الأول هو دائرة حيث لا يوجد محركان كهربائيان في الخلف ليس لديهم اتصال ميكانيكي مع بعضهما البعض. لا يوجد فرق في المحور الخلفي ، ويتم لعب دوره بواسطة المحركات الكهربائية ، مما يغير السرعة على عجلات القيادة برمجيًا.

يسمح لك هذا الترتيب للمحركات الكهربائية بتنفيذ وظيفة التحكم في ناقل الدفع للعجلات. هذا يعني أنه بالإضافة إلى إعادة توزيع دورات العجلة في كل دورة ، يمكن للمحركات الكهربائية "توجيه" ناقل دفع السيارة الكهربائية على طول المسار المطلوب عن طريق تسريع العجلات الفردية.

تنخرط العديد من الشركات الآن في تطوير محرك كهربائي مع "تحويل ناقل الحركة" للعجلات ، ولكن هناك أمثلة قليلة على المركبات الكهربائية ثلاثية المحركات ذات المحور "المتجه" الخلفي لمحركين.

واحدة من أنسب الأمثلة على Tesla ... هي Magna E1.



تم إنشاء النموذج الأولي E1 الذي تم تقديمه في عام 2017 لإثبات قدرات محرك الدفع الخلفي المنفصل.

هذه السيارة الكهربائية هي Tesla S المعتادة ، ولكن مع محرك غير عادي.

قامت ماجنا بتركيب 3 محركات في السيارة ، ينتج كل منها 188 لترًا. مع. وهو بالطبع أصغر من طراز Tesla Model S P100D ، وقد يبدو في البداية وكأنه تدهور في سيارة كهربائية. في الواقع ، القوة أقل ، مما يؤثر على المناطق المباشرة للتسارع ، ولكن بفضل "ناقل الحركة" للعجلات الخلفية ، أصبحت السيارة أكثر ثباتًا في المنعطفات ، مما يسمح لك بالقيادة بأقل انخفاض في الديناميكيات.


في عام 2018 ، أعادت ماجنا تقديم نفس السيارة الكهربائية ، وأعطتها اسم etelligentDrive. كان الغرض من إنشاء هذا النظام هو تقديمه للتركيب لشركات تصنيع السيارات الصغيرة التي ترغب في تقليل تكلفة تطوير سيارتها الكهربائية الخاصة.

تتخصص ماجنا في إنشاء المكونات والأنظمة المختلفة لمصنعي السيارات ولا تخطط لإنتاج سيارتها الكهربائية الخاصة.

السؤال الرئيسي وربما الأكثر إثارة للاهتمام لهذا المحرك هو السعر.

هنا ، حتى الآن ، يمكنك التركيز فقط على مثال محرك كهربائي ثلاثي المحركات "متجه" لسباق عبر البلاد E.




وبالتالي ، تخطط STARD لتوريد مجموعات من هذا المحرك بسعر 194000 يورو لسباق 2020. وسيتكون المحرك

الكهربائي ، كما هو الحال في Magna ، من 3 محركات ، حيث يوجد محرك واحد على المحور الأمامي واثنان على المحور الخلفي. الفرق في القوة والترتيب الداخلي للعدة.

القوة - 450 كيلووات (1100 نيوتن متر) ، وداخل المحرك الخلفي يوجد محركان كهربائيان ، وعاكسان ، و 2 علبة تروس كوكبية ومجموعة تبريد كاملة لنظام المدخل في مبيت واحد من الألمنيوم المصبوب.

سيكون أداء سيارة السباق الكهربائية STARD مثيرًا للإعجاب عندما تفكر في أنه من حيث عزم الدوران ، فإن مجموعة نقل الحركة قادرة على الحصول على حد أقصى من 0 إلى 90 ٪ في حوالي 32 مللي ثانية ، والمحركات الكهربائية تعطي ما يصل إلى 14000 دورة في الدقيقة.

بالإضافة إلى Magna و STARD 3 ، تم اختبار المحركات في BMW و Audi.

في BMW ، تم إنشاء نموذج أولي على أساس سلسلة 5 لاختبار مجموعة من ثلاثة محركات كهربائية BEV. لتشغيل المحرك الكهربائي ، تم تركيب بطارية 45 كيلو واط في الجهاز.



تبلغ الطاقة القصوى لمحطة توليد الطاقة Power BEV 530 كيلووات (720 حصان) وحوالي 1150 نيوتن متر ، مما يسمح للسيارة بالتسارع إلى 100 كم / ساعة في 2.8 ثانية.



قامت أودي ببناء مفهوم PB18 e-tron ثلاثي المحركات للاختبار ، وتخطط هذا العام لإطلاق هذه السيارة في سلسلة محدودة.
عند وصف محرك منفصل "محرك واحد - عجلة واحدة" ، نادرًا ما تجد إشارة إلى عيوب هذه الدائرة.

في هندسة بورش ، عند اختبار نموذج أولي بأربعة محركات ، هناك العديد من أوجه القصور.

  • اتضح أن الميزة الكبرى للمحركات الكهربائية هي وقت ردها السريع ، وأحيانًا يمكن أن يؤدي إلى آثار جانبية غير مرغوب فيها (اهتزاز).
  • قد يحدث أن المحركات الفردية لا يمكنها نقل الطاقة المتاحة ، وسيكون من الضروري تقليل هذا الرقم للمحرك الثاني في الزوج.

ربما هذا هو السبب في تطوير دائرة ذات 3 محركات ، مما يقلل من تأثير هذين العيبين إلى النصف ... ولكنه يقلل أيضًا من الفوائد المحتملة لمحرك ناقل.

الخيار رقم 2




الخيار الثاني هو مخطط حيث يعمل محركان كهربائيان في الخلف من خلال التفاضلية في أوضاع مختلفة (بالتتابع أو بالتوازي).

المثال الأول لمثل هذا المحرك هو مشروع ESKAM (وحدة Elektrische SKalierbare Achsantriebs).



تم تمويل مشروع ESKAM (جسر كهربائي قابل للتوسيع ، Elektrische SKalierbare AchsantriebsModule) في ألمانيا من قبل وزارة التعليم والعلوم الفيدرالية الألمانية (BMBF) ويتم تنفيذه بشكل مشترك من قبل 11 شريكًا (Ebm Erich Büchele Maschinenbau GmbH ؛ الجامعة التقنية في دوسلدورف ، الآلات الكهربائية والكهربائية ؛ Groschvpog AG ؛ شركة Automotive Automotive GmbH ؛ جامعة Aalen للعلوم التطبيقية ، الهندسة العامة ؛ مصنع المعادن Wilhelm Funke GmbH & Co. KG ؛ REFU Elektronik GmbH ؛ Salzgitter Hydroforming GmbH & Co. KG ؛ جامعة شتوتغارت ، معهد إلكترونيات القوى والمحركات الكهربائية (ILEA) ؛ Wilhelm Vogel GmbH Antriebstechnik ومعهد فراونهوفر لأدوات الماكينات وتقنيات التشكيل (IWU).

الهدف من المشروع هو تحديد وزن محرك الأقراص إلى 100 كجم. للقيام بذلك ، من الضروري توصيل العديد من المحركات الكهربائية عالية السرعة بصناديق التروس المقابلة ودمجها في مبيت مشترك - بمعنى آخر ، تقليل حجم محرك الأقراص باستخدام ما يسمى الآلات الإلكترونية عالية السرعة. لحل هذه المشكلة ، تم استخدام المحركات الكهربائية بدون المعادن الأرضية النادرة.



أمثلة على توسيع نطاق محرك ESKAM الكهربائي. للحفاظ على تكاليف الإنتاج منخفضة ، يجب أن تكون التقنيات المستخدمة مناسبة بالتساوي للمجموعات الصغيرة والكبيرة.

تم إنشاء النموذج الأولي الأول في عام 2016.

من الناحية الهيكلية ، يبدو الحل وكأنه تكافل بين محركين كهربائيين مع علبة تروس وإلكترونيات كهربائية في سكن مشترك. هذا يحسن كفاءة الطاقة والإنتاجية ، ويقلل أيضًا من وزن وتكلفة محرك الأقراص. كما يساعد استخدام المحركات الكهربائية سريعة الدوران مع ناقل الحركة المناسب على تقليل وزن النظام وحجمه. تم تصنيع الهيكل الخاص بدمج محرك الأقراص بالكامل في نسخة مصبوبة خفيفة الوزن من المغنيسيوم ، والتي تلبي المتطلبات الخاصة للتبريد أو الحمل الحراري لمكونات المحرك. تتكون وحدة الدفع الرباعي للمحور الأمامي و / أو الخلفي من محركين كهربائيين مبردين بالزيت مع تروس وإلكترونيات. مع خرج 2 × 35 كيلو واط ، فإنه يوفر أقصى عزم دوران يصل إلى 2 × 55 نيوتن متر بسرعة 6700 دورة في الدقيقة. بفضل علب التروس مع نسبة التروس i:= 19 يمكن لكل عجلة قيادة أن تصل إلى أكثر من 1000 نيوتن متر. "ولكن من الممكن أيضًا استخدام وحدة القيادة في سلسلة صغيرة من المركبات الجديدة ، على سبيل المثال ، في المركبات الحضرية أو ، كما هو مخطط ، في المركبات الحضرية متوسطة الخدمة التي يمكنها توصيل ما يصل إلى 1.5 طن من البضائع مع التسليم.

السرعات المقدرة للمحركات المستخدمة هي من 10000 إلى 20000 دورة في الدقيقة. ويصل هذا المحرك الذي تختنقه الإلكترونيات إلى 35 كيلو واط كحد أقصى بسرعات تصل إلى 20000 دورة في الدقيقة. نظرًا لأن الطاقة القصوى لدورة القيادة في نطاق السرعة الأعلى (> 17000 دورة في الدقيقة) لم تعد مطلوبة تمامًا ، يفترض تصميم الإلكترونيات هذا أنه يمكن تقليل الطاقة القصوى من 35 كيلو واط إلى 29 كيلو واط. مع المكونات المعدلة في الإلكترونيات ، لا يمكن الحفاظ على الطاقة القصوى ثابتة فحسب ، بل يمكن زيادتها حتى 54 كيلو واط. تتميز وحدة المحور بالعديد من المزايا ، مثل كثافة الطاقة العالية وعزم الدوران العالي جدًا. بالنسبة للسائقين ، هذا يعني تسارع سريع جدًا.بينما تبلغ سرعة معظم المحركات الكهربائية حوالي 10000 إلى 15000 دورة في الدقيقة ، فإن محرك ESKAM (من Groschopp) لديه سرعة 20000 دورة في الدقيقة مع أقصى عزم دوران يبلغ 45 نيوتن متر (33 رطل قدم) و 32 كيلو واط (43 ح.).

لتوفير الطاقة ، تخطط Groschopp لزيادة كمية الحديد النشط المستخدم من 150 إلى 250 ملم. "هذا يقابل زيادة في الإنتاجية تصل إلى 50 في المائة" ، يؤكد وولفغانغ بفلوغ. "ومع ذلك ، من أجل نقل هذه القوة الإضافية إلى العجلة ، هناك حاجة إلى التضخيم في علبة التروس والإلكترونيات."

يستخدم محرك ESKAM الكهربائي محركات متزامنة عالية السرعة مع إثارة كهربائية واستبدال إلكتروني مع دوار قفص السنجاب (EEEK).

ستكون تكاليف الإنتاج لوحدة القيادة النهائية من 1000 إلى 2000 يورو ، وهو أقل بكثير من متوسط ​​السعر الحالي الذي يزيد عن 5000 يورو. مع وجود مكونات شائعة في السوق ، تظل ميزانية التكلفة صغيرة جدًا بحيث تكون تكلفة إنتاج محور كامل للإنتاج التسلسلي لـ 10000 وحدة أقل بكثير من 3000 يورو.

الشركة المصنعة المحتملة التالية للمحركات الكهربائية "المزدوجة" هي Gravitron.

طورت هذه الشركة 3 نماذج أولية لمثل هذا المحرك.







يوجد "محرك مزدوج" كهربائي للهواة.


كما هو الحال في الإصدار الأول ، بالإضافة إلى المشاريع والنماذج الأولية ، في عام 2020 سيكون هناك أمثلة حقيقية للمركبات الكهربائية المنتجة بكميات كبيرة بمحركين على محور واحد.

أول سيارة كهربائية رياضية من أستون مارتن - رابيد إي ، لها تاريخ تطويري طويل وكان في الخطط الأولية أن يكون لها محركات كهربائية منفصلة مع "توجيه اللحظة" ، ولكن لأسباب عديدة لم يحدث ذلك.



بدلاً من محركات كهربائية منفصلة ، تم تركيب محركين كهربائيين متزامنين بإجمالي إنتاج 612 حصان في Rapide E. و 950 نيوتن متر على المحور الخلفي ، والتي تعمل من خلال التفاضلية المتسلسلة.
, , , .
لا تنتهي التشابهات الأخرى مع تسلا عند هذا الحد.

لذا فإن المطورين فخورون بمرونة المحرك الكهربائي: من 50 إلى 70 ميلاً في الساعة (80-113 كم / ساعة) ، تتسارع السيارة الكهربائية في ثانية ونصف فقط.

كيف لا تتذكر القناع بوعده بتسريع فائق بفضل Plaid؟

وأيضًا في أستون مارتن ، يعدون بأن Rapide E ستكون قادرة على التسرع في لفة واحدة من Nurburgring في وضع القتال ، مع الحفاظ على أداء النظام الكهربائي ، الذي يذكرنا إلى حد ما بالمشكلة الرئيسية للرياضة Tesla على نفس المسار بسبب ارتفاع درجة حرارة المحرك الكهربائي.

هناك حقيقة وفرق رئيسي - الحد الأقصى لتداول Rapide E سيكون 155 سيارة فقط ، وهذا يرجع إلى حد كبير إلى عدم رغبة الشركة في تطوير هذا المشروع أكثر من ذلك ، نظرًا لوجود عيب رئيسي في شكل قاعدة أساسية لسيارة كهربائية ، فإن جسم سيارة بنزين يصعب تحسين موقع الوحدات الرئيسية. من الأسهل إنشاء منصة إلكترونية كاملة لهذا الغرض.

ولكن بالنسبة إلى تسلا ، لا توجد على الأرجح مشكلة في تثبيت محرك ثالث عند استخدام محرك تناظري لمحرك Rapide E ، وبالتالي ينشأ السؤال المنطقي - "سوف يخاطر المسك بالمحرك مع دفع عجلة منفصل وفقًا للخيار رقم 1 ، إذا كان يعطي معالجة أفضل وليس التسارع (عندما أنه في تسلا لمجرد إدارة أفضل أنهم يقومون بتطوير حزمة SpaceX؟).

أو سيأخذ الخيار رقم 2 لتسريع أفضل ، وحل مشكلة ارتفاع درجة حرارة المحرك الكهربائي ، وتحسين موثوقية محرك الأقراص (فشل محرك واحد ليس فشلًا في محرك الأقراص بأكمله). وهنا ، بالطبع ، من المهم أن نتذكر أن أول من طبّق محرك الأقراص مع ناقل الحركة - نيسان ، لم يبن سيارة كهربائية واحدة بمثل هذا المحرك للبيع ، ولكن بدلاً من ذلك في عام 2020 أظهر نظام محرك كهربائي مع ناقل حركة بدون محرك منفصل ( e-4ORCE ).

PS - السيارات ذات ICE لديها أيضًا خيارات لقيادة العجلات بمحركات وفقًا للخيارين الأول والثاني.

More articles:


All Articles