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Tesla Plaid. Zwei Optionen für die Anordnung von drei Motorantrieben



Elon Musk versprach, eine 3-Motor-Version der Konfiguration für Modell S, X, Roadster und Cybertruck bereitzustellen, hat aber noch nicht gesagt, wie sie aussehen wird. Theoretisch gibt es zwei Optionen für ein mögliches Gerät, und ich schlage vor, sie in Betracht zu ziehen.

Option Nummer 1




Die erste Option ist eine Schaltung, bei der zwei Elektromotoren hinten keine mechanische Kommunikation miteinander haben. Es gibt kein Differential in der Hinterachse, und ihre Rolle spielen Elektromotoren, die die Geschwindigkeit der Antriebsräder programmgesteuert ändern.

Diese Anordnung von Elektromotoren ermöglicht es Ihnen, die Steuerfunktion des Schubvektors der Räder zu implementieren. Dies bedeutet, dass Elektromotoren nicht nur die Radumdrehungen in einer Kurve neu verteilen können, sondern auch den Schubvektor des Elektrofahrzeugs durch Beschleunigen einzelner Räder auf den gewünschten Weg „lenken“ können.

Viele Unternehmen beschäftigen sich derzeit mit der Entwicklung eines elektrischen Antriebs mit "Vektorisierung" von Rädern, aber es gibt nur wenige Beispiele für dreimotorige Elektrofahrzeuge mit einer hinteren "Vektor" -Achse von zwei Motoren.

Eines der am besten geeigneten Beispiele für Tesla ... ist die Magna E1.



Der 2017 eingeführte E1-Prototyp wurde entwickelt, um die Möglichkeiten eines separaten Hinterradantriebs zu demonstrieren.

Dieses Elektroauto ist der übliche Tesla S, aber mit einem ungewöhnlichen Antrieb.

Magna baute 3 Motoren in das Auto ein, von denen jeder 188 Liter produziert. mit. Das ist natürlich kleiner als das Tesla Model S P100D, und auf den ersten Blick scheint es eine Verschlechterung in einem Elektroauto zu sein. Zwar ist die Leistung geringer, was sich auf die direkten Beschleunigungsbereiche auswirkt. Dank der „Vektorisierung“ der Hinterräder ist das Auto jedoch in Kurven stabiler geworden, sodass Sie mit minimaler Dynamik fahren können.


Im Jahr 2018 führte Magna das gleiche Elektroauto wieder ein und gab ihm den Namen etelligentDrive. Der Zweck dieses Systems bestand darin, es Kleinwagenherstellern zur Installation anzubieten, um die Kosten für die Entwicklung ihres eigenen Elektrofahrzeugs zu senken.

Magna ist auf die Entwicklung von Komponenten und verschiedenen Systemen für Autohersteller spezialisiert und plant nicht, ein eigenes Elektroauto herzustellen.

Die wichtigste und wahrscheinlich interessanteste Frage für dieses Laufwerk ist der Preis.

Bisher können Sie sich hier nur auf das Beispiel eines 3-Motor-Elektroantriebs „Vektor“ für die Rallye Cross-Country E konzentrieren.




Daher plant STARD, Sätze dieses Antriebs für die Rallye 2020 zu einem Preis von 194.000 € zu liefern. Der

elektrische Antrieb wird wie im Fall von Magna aus drei Motoren bestehen, wobei sich ein Motor an der Vorderachse und zwei an der Hinterachse befinden. Der Unterschied in der Leistung und internen Anordnung des Kits.

Leistung - 450 kW (1100 Nm) und hinten befinden sich 2 Elektromotoren, 2 Wechselrichter, 2 Planetengetriebe und ein komplettes Kühlpaket für das Entrire-System in einem kompakten Aluminiumgussgehäuse.

Die Leistung des elektrischen Rennwagens STARD wird beeindruckend sein, wenn man bedenkt, dass der Antriebsstrang in Bezug auf das Drehmoment in etwa 32 Millisekunden maximal 0 bis 90% erreichen kann und Elektromotoren bis zu 14.000 U / min abgeben.

Neben Magna und STARD 3 wurden die Motoren in BMW und Audi getestet.

In BMW wurde auf Basis des 5er ein Prototyp zum Testen eines Satzes von drei Power BEV-Motoren erstellt. Um den elektrischen Antrieb anzutreiben, wurde eine 45 kW h Batterie in die Maschine eingebaut.



Das Kraftwerk BEV hat eine maximale Leistung von 530 kW (720 PS) und etwa 1150 Nm, wodurch das Auto in 2,8 Sekunden auf 100 km / h beschleunigen kann.



Audi hat ein dreimotoriges Konzept PB18 e-tron zum Testen gebaut und plant, dieses Auto in diesem Jahr in einer limitierten Serie herauszubringen .
Wenn Sie einen separaten Antrieb als „einen Motor - ein Rad“ bezeichnen, werden die Nachteile dieser Schaltung selten erwähnt.

In Porsche Engineering gibt es beim Testen eines 4-Motor-Prototyps mehrere Mängel.

  • Es stellte sich heraus, dass der große Vorteil von Elektromotoren ihre schnelle Reaktionszeit ist, manchmal kann dies zu unerwünschten Nebenwirkungen (Vibrationen) führen.
  • Es kann vorkommen, dass einzelne Motoren die verfügbare Leistung nicht übertragen können, und es ist erforderlich, diesen Wert für den zweiten Motor in einem Paar zu reduzieren.

Vielleicht wurde deshalb jetzt eine Schaltung mit 3 Motoren entwickelt, die den Einfluss dieser beiden Nachteile um die Hälfte reduziert ... aber auch die potenziellen Vorteile eines Vektorantriebs verringert.

Option Nummer 2




Die zweite Option ist ein Schema, bei dem zwei Elektromotoren am Heck in verschiedenen Modi (nacheinander oder parallel) durch das Differential arbeiten.

Das erste Beispiel für einen solchen Antrieb ist das ESKAM-Projekt (Elektrische SKalierbare Achsantriebs-Modul).



Das ESKAM-Projekt (elektrische skalierbare Brücke, Elektrisches SKalierbare AchsantriebsModul) in Deutschland wird vom Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft (BMBF) gefördert und von 11 Partnern (Ebm Erich Büchele Maschinenbau GmbH; Technische Universität Düsseldorf, Elektro- und Elektromaschinen; Groschvpog AG; Automotive Group GmbH, Fachhochschule Aalen, General Engineering, Metallurgisches Werk Wilhelm Funke GmbH & Co. KG, REFU Elektronik GmbH, Salzgitter Hydroforming GmbH & Co. KG, Universität Stuttgart, Institut für Leistungselektronik und Elektroantriebe (ILEA), Wilhelm Vogel GmbH Antriebstechnik und das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Formtechnik (IWU).

Ziel des Projekts ist es, das Gewicht des Antriebs auf 100 kg zu begrenzen. Dazu müssen mehrere Hochgeschwindigkeits-Elektromotoren mit den entsprechenden Getrieben verbunden und in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefasst werden - dh mit den sogenannten Hochgeschwindigkeits-Elektronikmaschinen die Größe des Antriebs reduzieren. Um dieses Problem zu lösen, wurden Elektromotoren ohne Seltenerdmetalle verwendet.



Beispiele für die Skalierung des elektrischen Antriebs ESKAM. Um die Produktionskosten niedrig zu halten, sollten die verwendeten Technologien für kleine und große Serien gleichermaßen geeignet sein.

Der erste Prototyp wurde 2016 erstellt.

Strukturell sieht die Lösung aus wie eine Symbiose zweier Elektromotoren mit Getriebe und Leistungselektronik in einem gemeinsamen Gehäuse. Dies verbessert die Energieeffizienz und Produktivität und reduziert auch das Gewicht und die Kosten des Antriebs. Die Verwendung von schnell rotierenden Elektromotoren in Kombination mit geeigneten Getrieben trägt auch dazu bei, das Gewicht und das Volumen des Systems zu reduzieren. Das Gehäuse zur Integration des gesamten Antriebs besteht aus einer leichten Gussversion aus Magnesium, die die besonderen Anforderungen an die Kühlung oder thermische Belastung der Antriebskomponenten erfüllt. Das Allradmodul für Vorder- und / oder Hinterachse besteht aus zwei ölgekühlten Elektromotoren mit Getriebe und Elektronik. Mit einer Leistung von 2 x 35 kW bietet es ein maximales Drehmoment von bis zu 2 x 55 Nm bei einer Drehzahl von 6700 U / min. Dank Getrieben mit Übersetzungsverhältnis i:= 19 Jedes Antriebsrad kann mehr als 1000 Nm erreichen. „Es ist aber auch möglich, das Antriebsmodul in kleinen Serien von Neufahrzeugen einzusetzen, beispielsweise in Stadtfahrzeugen oder wie geplant in Stadtfahrzeugen mittlerer Kapazität, die bis zu 1,5 Tonnen Güter mit Auslieferung liefern können.

Die Nenndrehzahlen der verwendeten Motoren liegen zwischen 10.000 und 20.000 U / min. Dieser Motor wird von der Elektronik gedrosselt und erreicht eine maximale Leistung von 35 kW bei Drehzahlen bis zu 20.000 U / min. Da die maximale Leistung für den Fahrzyklus im oberen Drehzahlbereich (> 17.000 U / min) nicht mehr vollständig benötigt wird, geht diese Elektronikkonstruktion davon aus, dass die maximale Leistung von 35 kW auf 29 kW reduziert werden kann. Mit modifizierten Komponenten in der Elektronik kann die maximale Leistung nicht nur konstant gehalten, sondern sogar auf bis zu 54 kW erhöht werden. Das Achsmodul hat zahlreiche Vorteile wie hohe Leistungsdichte und sehr hohes Drehmoment. Für den Fahrer bedeutet dies eine sehr schnelle Beschleunigung.Während die meisten Elektromotoren eine Drehzahl von ca. 10.000 bis 15.000 U / min haben, hat der ESKAM-Motor (von Groschopp) eine Drehzahl von 20.000 U / min bei einem maximalen Drehmoment von 45 N · m (33 lb-ft) und 32 kW (43 hp.).

Um Energie zu sparen, plant Groschopp, die Menge an aktivem Eisen von 150 auf 250 mm zu erhöhen. „Dies entspricht einer Produktivitätssteigerung von bis zu 50 Prozent“, betont Wolfgang Pflug. "Um diese zusätzliche Kraft auf das Rad zu übertragen, sind jedoch Verstärkungen im Getriebe und in der Elektronik erforderlich."

Der elektrische Antrieb ESKAM verwendet Hochgeschwindigkeits-Synchronmotoren mit elektrischer Erregung und elektronischer Kommutierung mit einem Käfigläufer (EEEK).

Die Produktionskosten für das Achsantriebsmodul liegen zwischen 1000 und 2000 Euro und damit deutlich unter dem aktuellen Durchschnittspreis von über 5000 Euro. Bei marktüblichen Komponenten bleibt das Kostenbudget so gering, dass die Kosten für die Herstellung einer gesamten Achse für die Serienproduktion von 10.000 Einheiten deutlich unter 3.000 Euro liegen.

Der nächste potenzielle Hersteller von "doppelten" elektrischen Antrieben ist Gravitron.

Diese Firma hat 3 Prototypen eines solchen Antriebs entwickelt.







Es gibt Amateur elektrische "zweimotorig".


Wie in der ersten Version wird es im Jahr 2020 neben Projekten und Prototypen echte Beispiele für Serien-Elektrofahrzeuge mit zwei Motoren auf einer Achse geben.

Das erste Sport-Elektroauto von Aston Martin - Rapide E hat eine lange Entwicklungsgeschichte und war ursprünglich geplant, separate Elektromotoren mit "Vektorisierung des Augenblicks" zu haben, aber aus vielen Gründen ist dies nicht geschehen.



Anstelle separater elektrischer Antriebe wurden im Rapide E zwei Synchron-Elektromotoren mit einer Gesamtleistung von 612 PS eingebaut. und 950 Nm an der Hinterachse, die durch das Differential in Reihe arbeiten.
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Weitere Analogien zu Tesla enden hier nicht.

Die Entwickler sind stolz auf die Elastizität des Elektroantriebs: Von 80 bis 113 km / h beschleunigt das Elektroauto in nur eineinhalb Sekunden.

Wie können Sie sich nicht an die Maske erinnern, die dank Plaid eine Superbeschleunigung verspricht?

Und auch bei Aston Martin versprechen sie, dass der Rapide E im Kampfmodus eine Runde auf dem Nürburgring fahren kann, während die Leistung des elektrischen Systems erhalten bleibt, was etwas an das Hauptproblem des Sports Tesla auf derselben Strecke erinnert, da der elektrische Antrieb überhitzt.

Es gibt eine Wahrheit und einen Hauptunterschied - die maximale Auflage von Rapide E wird nur 155 Autos betragen, und dies ist hauptsächlich auf die mangelnde Bereitschaft des Unternehmens zurückzuführen, dieses Projekt weiterzuentwickeln, da der Hauptnachteil in Form einer Basisbasis für ein Elektroauto die Lage der Haupteinheiten schwer zu optimieren ist. Zu diesem Zweck ist es einfacher, eine vollwertige Elektromobilplattform zu erstellen.

Für Tesla ist es jedoch höchstwahrscheinlich kein Problem, einen dritten Motor zu installieren, wenn ein Analogon des Rapide E-Antriebs verwendet wird. Daher stellt sich die logische Frage: „Wird Musk mit einem separaten Radantrieb gemäß Option Nr. 1 Risiken eingehen, wenn er ein besseres Handling und keine Beschleunigung bietet (wann)? dass sie in Tesla nur zur besseren Verwaltbarkeit das SpaceX-Paket entwickeln?).

Oder er wählt Option 2 für eine bessere Beschleunigung, um das Problem der Überhitzung des Elektromotors zu lösen und die Zuverlässigkeit des Antriebs zu verbessern (ein Ausfall eines Motors ist nicht ein Ausfall des gesamten Antriebs). Und hier ist es natürlich wichtig zu bedenken, dass der erste, der den Antrieb mit Vektorisierung anwendete - Nissan - kein einziges Elektroauto mit einem solchen Antrieb zum Verkauf baute, sondern 2020 ein elektrisches Antriebssystem mit Vektorisierung ohne separaten Antrieb zeigte ( e-4ORCE ).

PS - Autos mit ICE hatten auch Optionen zum Antreiben von Rädern mit Motoren gemäß der ersten und zweiten Option.

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