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Tesla Plaid. Dos opciones para el diseño de la unidad de tres motores.



Elon Musk prometió proporcionar una versión de 3 motores de la configuración para el Modelo S, X, Roadster y Cybertruck, pero aún no ha dicho cómo se verá. En teoría, hay 2 opciones para un posible dispositivo, y propongo considerarlas.

Opción número 1




La primera opción es un circuito donde dos motores eléctricos en la parte trasera no tienen comunicación mecánica entre sí. No hay diferencial en el eje trasero, y su función es desempeñada por motores eléctricos, cambiando la velocidad de las ruedas motrices mediante programación.

Esta disposición de motores eléctricos le permite implementar la función de control del vector de empuje de las ruedas. Esto significa que, además de redistribuir las revoluciones de las ruedas en una vuelta, los motores eléctricos pueden "dirigir" el vector de empuje del vehículo eléctrico a lo largo del camino deseado al acelerar las ruedas individuales.

Muchas empresas ahora se dedican al desarrollo de un accionamiento eléctrico con "vectorización" de ruedas, pero hay pocos ejemplos de vehículos eléctricos de tres motores con un eje trasero "vector" de dos motores.

Uno de los ejemplos más adecuados de Tesla ... es el Magna E1.



El prototipo E1 presentado en 2017 fue creado para demostrar las capacidades de la tracción trasera separada.

Este automóvil eléctrico es el Tesla S habitual, pero con un manejo inusual.

Magna instaló 3 motores en el automóvil, cada uno de los cuales produce 188 litros. con. que por supuesto es más pequeño que el Tesla Model S P100D, y al principio puede parecer un deterioro en un automóvil eléctrico. De hecho, la potencia es menor, lo que afecta las áreas directas de aceleración, pero gracias a la "vectorización" de las ruedas traseras, el automóvil se ha vuelto más estable en las curvas, lo que le permite conducir con una disminución mínima en la dinámica.


En 2018, Magna reintrodujo el mismo automóvil eléctrico, dándole el nombre de etelligentDrive. El propósito de crear este sistema era ofrecerlo para su instalación a pequeños fabricantes de automóviles que desean reducir el costo de desarrollar su propio vehículo eléctrico.

Magna se especializa en la creación de componentes y diversos sistemas para fabricantes de automóviles y no planea producir su propio automóvil eléctrico.

La pregunta principal y probablemente la más interesante para esta unidad es el precio.

Aquí, hasta ahora, puede centrarse solo en el ejemplo de un motor eléctrico "vector" de 3 motores para el rally E a campo traviesa.




Por lo tanto, STARD planea suministrar juegos de esta unidad a un precio de € 194,000 para el rally 2020. La unidad

eléctrica, como en el caso de Magna, consistirá en 3 motores, donde hay un motor en el eje delantero y dos en la parte trasera. La diferencia en potencia y disposición interna del kit.

Potencia: 450 kW (1100 Nm), y dentro de la parte posterior hay 2 motores eléctricos, 2 inversores, 2 cajas de engranajes planetarios y un paquete completo de refrigeración para el sistema Entrire en una carcasa compacta de aluminio fundido.

El rendimiento del coche de carreras eléctrico STARD será impresionante si se considera que, en términos de par, el tren motriz es capaz de ganar un máximo de 0 a 90% en aproximadamente 32 milisegundos, y los motores eléctricos producen hasta 14,000 rpm.

Además de Magna y STARD 3, los motores fueron probados en BMW y Audi.

En BMW, se creó un prototipo sobre la base de la Serie 5 para probar un conjunto de tres motores Power BEV. Para alimentar el accionamiento eléctrico, se instaló una batería de 45 kW h en la máquina.



La planta de energía Power BEV tiene una potencia máxima de 530 kW (720 hp) y aproximadamente 1150 N⋅m, lo que permite que el automóvil acelere a 100 km / h en 2.8 segundos.



Audi ha construido un concepto de tres motores PB18 e-tron para pruebas , y este año planea lanzar este automóvil en una serie limitada.
Cuando se describe una unidad separada "un motor - una rueda", rara vez se mencionan las desventajas de este circuito.

En Porsche Engineering, cuando se prueba un prototipo de 4 motores, hay varias deficiencias.

  • Resultó que la gran ventaja de los motores eléctricos es su rápido tiempo de reacción, a veces puede conducir a efectos secundarios indeseables (vibración).
  • Puede suceder que los motores individuales no puedan transmitir la potencia disponible, y será necesario reducir esta cifra para el segundo motor en un par.

Quizás es por eso que ahora se ha desarrollado un circuito con 3 motores, que reduce la influencia de estos dos inconvenientes a la mitad ... pero también reduce los beneficios potenciales de un accionamiento vectorial.

Opción número 2




La segunda opción es un esquema en el que dos motores eléctricos en la parte trasera funcionan a través del diferencial en diferentes modos (secuencialmente o en paralelo).

El primer ejemplo de tal unidad es el proyecto ESKAM (Módulo Elektrische SKalierbare Achsantriebs).



El proyecto ESKAM (puente escalable eléctrico, Elektrische SKalierbare AchsantriebsModule) en Alemania está financiado por el Ministerio Federal de Educación y Ciencia (BMBF) de Alemania y es implementado conjuntamente por 11 socios (Ebm Erich Büchele Maschinenbau GmbH; Universidad Técnica de Düsseldorf, Máquinas Eléctricas y Eléctricas; Groschoppog AG; Automotive Group GmbH; Universidad Aalen de Ciencias Aplicadas, Ingeniería general; Planta metalúrgica Wilhelm Funke GmbH & Co. KG; REFU Elektronik GmbH; Salzgitter Hydroforming GmbH & Co. KG; Universidad de Stuttgart, Instituto de electrónica de potencia y accionamientos eléctricos (ILEA); Wilhelm Vogel GmbH Antriebstechnik y el Instituto Fraunhofer para Máquinas Herramientas y Tecnologías de Moldeo (IWU).

El objetivo del proyecto es limitar el peso de la unidad a 100 kg. Para hacer esto, es necesario conectar varios motores eléctricos de alta velocidad con las cajas de engranajes correspondientes y combinarlos en una carcasa común; en otras palabras, reducir el tamaño del variador utilizando las llamadas máquinas electrónicas de alta velocidad. Para resolver este problema, se utilizaron motores eléctricos sin metales de tierras raras.



Ejemplos de escalado del accionamiento eléctrico ESKAM. Para mantener bajos los costos de producción, las tecnologías utilizadas deben ser igualmente adecuadas para series pequeñas y grandes.

El primer prototipo fue creado en 2016.

Estructuralmente, la solución se parece a una simbiosis de dos motores eléctricos con una caja de cambios y electrónica de potencia en una carcasa común. Esto mejora la eficiencia energética y la productividad, y también reduce el peso y el costo de la unidad. El uso de motores eléctricos de rotación rápida en combinación con transmisiones adecuadas también ayuda a reducir el peso y el volumen del sistema. La carcasa para integrar todo el variador está fabricada en una versión ligera de magnesio, que cumple con los requisitos especiales de enfriamiento o carga térmica de los componentes del variador. El módulo de tracción en las cuatro ruedas para el eje delantero y / o trasero consta de dos motores eléctricos refrigerados por aceite con engranajes y componentes electrónicos. Con una potencia de 2 x 35 kW, proporciona un par máximo de hasta 2 x 55 Nm a una velocidad de 6700 rpm. Gracias a las cajas de cambios con relación de transmisión i:= 19 cada rueda motriz puede alcanzar más de 1000 Nm. “Pero también es posible usar el módulo de transmisión en pequeñas series de vehículos nuevos, por ejemplo, en vehículos urbanos o, según lo planeado, en vehículos urbanos de servicio mediano que pueden entregar hasta 1.5 toneladas de productos con entrega.

Las velocidades nominales de los motores utilizados son de 10,000 a 20,000 rpm. Ahogado por la electrónica, este motor alcanza una potencia máxima de 35 kW a velocidades de hasta 20,000 rpm. Dado que la potencia máxima para el ciclo de conducción en el rango de velocidad superior (> 17,000 rpm) ya no es completamente necesaria, este diseño electrónico asume que la potencia máxima se puede reducir de 35 kW a 29 kW. Con componentes modificados en electrónica, la potencia máxima no solo se puede mantener constante, sino que se puede aumentar incluso hasta 54 kW. El módulo del eje tiene numerosas ventajas, como una alta densidad de potencia y un par muy alto. Para los conductores, esto significa una aceleración muy rápida.Mientras que la mayoría de los motores eléctricos tienen una velocidad de aproximadamente 10,000 a 15,000 rpm, el motor ESKAM (de Groschopp) tiene una velocidad de 20,000 rpm con un par máximo de 45 N · m (33 lb-ft) y 32 kW (43 h.p.).

Para ahorrar energía, Groschopp planea aumentar la cantidad de hierro activo utilizado de 150 a 250 mm. "Esto corresponde a un aumento en la productividad de hasta un 50 por ciento", enfatiza Wolfgang Pflug. "Sin embargo, para transferir esta potencia adicional a la rueda, se necesitan amplificaciones en la caja de cambios y la electrónica".

El accionamiento eléctrico ESKAM utiliza motores síncronos de alta velocidad con excitación eléctrica y conmutación electrónica con un rotor de jaula de ardilla (EEEK).

Los costos de producción para el módulo de unidad final serán de 1,000 a 2,000 euros, lo cual es significativamente más bajo que el precio promedio actual que excede los 5,000 euros. Con componentes comunes en el mercado, el presupuesto de costos sigue siendo tan pequeño que el costo de producir un eje completo para la producción en serie de 10,000 unidades será significativamente menor a 3,000 euros.

El siguiente fabricante potencial de accionamientos eléctricos "duales" es Gravitron.

Esta compañía ha desarrollado 3 prototipos de tal unidad.







Hay aficionados "bimotor" eléctricos.


Como en la primera versión, además de proyectos y prototipos, en 2020 habrá ejemplos reales de vehículos eléctricos producidos en masa con 2 motores en un eje.

El primer automóvil eléctrico deportivo de Aston Martin - Rapide E, tiene una larga historia de desarrollo y en los planes iniciales era tener motores eléctricos separados con "vectorización del momento", pero por muchas razones esto no sucedió.



En lugar de unidades eléctricas separadas, se instalaron dos motores eléctricos síncronos con una potencia total de 612 hp en el Rapide E. y 950 Nm en el eje trasero, que funcionan a través del diferencial en serie.
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Otras analogías con Tesla no terminan ahí.

Por lo tanto, los desarrolladores están orgullosos de la elasticidad del accionamiento eléctrico: de 50 a 70 mph (80-113 km / h), el automóvil eléctrico acelera en solo un segundo y medio.

¿Cómo no recordar la máscara con su promesa de súper aceleración gracias a Plaid?

Y también en Aston Martin prometen que el Rapide E podrá correr una vuelta del circuito de Nurburgring en modo de combate, mientras mantiene el rendimiento del sistema eléctrico, que recuerda un poco el problema principal del deportivo Tesla en la misma pista debido al sobrecalentamiento del accionamiento eléctrico.

Hay una verdad y una diferencia principal: la circulación máxima del Rapide E será de solo 155 automóviles, y esto se debe en gran medida a la falta de voluntad de la compañía para desarrollar este proyecto aún más, ya que teniendo el inconveniente principal en forma de una base de base para un automóvil eléctrico, el cuerpo de un automóvil de gasolina es difícil de optimizar la ubicación de las unidades principales. Es más fácil crear una plataforma electromóvil completa para este propósito.

Pero para Tesla, lo más probable es que no haya ningún problema con la instalación de un tercer motor cuando se usa un análogo de la transmisión Rapide E, y por lo tanto surge la pregunta lógica: "Musk se arriesgará con una transmisión de rueda separada de acuerdo con la opción No. 1, si proporciona un mejor manejo y no aceleración (cuando que en Tesla solo para una mejor manejabilidad están desarrollando el paquete SpaceX?).

O tomará la opción No. 2 para una mejor aceleración, resolviendo el problema del sobrecalentamiento del motor eléctrico y mejorando la confiabilidad de la unidad (la falla de un motor no es una falla de toda la unidad). Y aquí, por supuesto, es importante recordar que el primero que aplicó la unidad con la vectorización: Nissan, no construyó un solo automóvil eléctrico con tal unidad para la venta, sino que en 2020 mostró un sistema de unidad eléctrica con vectorización sin una unidad separada ( e-4ORCE ).

PD: los automóviles con ICE también tenían opciones para conducir ruedas con motores de acuerdo con las opciones primera y segunda.

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