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Tesla Plaid. Deux options pour une configuration d'entraînement à trois moteurs



Elon Musk a promis de fournir une version à 3 moteurs de la configuration pour les modèles S, X, Roadster et Cybertruck, mais n'a pas encore précisé à quoi cela ressemblerait. En théorie, il existe 2 options pour un appareil possible, et je propose de les considérer.

Numéro d'option 1




La première option est un circuit où deux moteurs électriques à l'arrière n'ont pas de communication mécanique l'un avec l'autre. Il n'y a pas de différentiel dans l'essieu arrière et son rôle est joué par les moteurs électriques, modifiant la vitesse des roues motrices par programmation.

Cette disposition des moteurs électriques vous permet de mettre en œuvre la fonction de contrôle du vecteur de poussée des roues. Cela signifie qu'en plus de redistribuer les révolutions des roues dans un virage, les moteurs électriques peuvent «diriger» le vecteur de poussée du véhicule électrique le long de la trajectoire souhaitée en accélérant les roues individuelles.

De nombreuses entreprises sont désormais engagées dans le développement d'une propulsion électrique avec "vectorisation" des roues, mais il existe peu d'exemples de véhicules électriques à trois moteurs avec un axe "vecteur" arrière de deux moteurs.

L'un des exemples les plus appropriés de Tesla ... est le Magna E1.



Le prototype E1 introduit en 2017 a été créé pour démontrer les capacités de la traction arrière séparée.

Cette voiture électrique est la Tesla S habituelle, mais avec une conduite inhabituelle.

Magna a installé 3 moteurs dans la voiture, chacun produisant 188 litres. avec. qui bien sûr est plus petit que le Tesla Model S P100D, et au début, cela pourrait ressembler à une détérioration dans une voiture électrique. En effet, la puissance est moindre, ce qui affecte les zones d'accélération directes, mais grâce à la «vectorisation» des roues arrière, la voiture est devenue plus stable en virage, ce qui permet de rouler avec une diminution minimale de la dynamique.


En 2018, Magna a réintroduit la même voiture électrique, lui donnant le nom etelligentDrive. Le but de la création de ce système était de le proposer pour une installation aux petits constructeurs automobiles qui souhaitent réduire le coût de développement de leur propre véhicule électrique.

Magna est spécialisée dans la création de composants et de divers systèmes pour les constructeurs automobiles et ne prévoit pas de produire sa propre voiture électrique.

La question principale et probablement la plus intéressante pour ce lecteur est le prix.

Ici, jusqu'à présent, vous ne pouvez vous concentrer que sur l'exemple d'une transmission électrique «vectorielle» à 3 moteurs pour le rallye cross-country E.




Ainsi, STARD prévoit de fournir des ensembles de ce variateur au prix de 194 000 € pour le rallye 2020. Le variateur

électrique, comme dans le cas de Magna, sera composé de 3 moteurs, dont un sur l'essieu avant et deux à l'arrière. La différence de puissance et de disposition interne du kit.

Puissance - 450 kW (1100 Nm) et à l'arrière il y a 2 moteurs électriques, 2 onduleurs, 2 réducteurs planétaires et un ensemble complet de refroidissement pour le système Entrire dans un boîtier compact en fonte d'aluminium.

Les performances de la voiture de course électrique STARD seront impressionnantes si l'on considère qu'en termes de couple, le groupe motopropulseur est capable de gagner un maximum de 0 à 90% en environ 32 millisecondes, et les moteurs électriques donnent jusqu'à 14000 tr / min.

En plus de Magna et STARD 3, les moteurs ont été testés chez BMW et Audi.

Chez BMW, un prototype a été créé sur la base de la Série 5 pour tester un ensemble de trois moteurs Power BEV. Pour alimenter l'entraînement électrique, une batterie de 45 kW h a été installée dans la machine.



La centrale électrique Power BEV a une puissance maximale de 530 kW (720 ch) et environ 1150 N⋅m, ce qui permet à la voiture d'accélérer à 100 km / h en 2,8 secondes.



Audi a construit un concept à trois moteurs PB18 e-tron pour les tests , et cette année, elle prévoit de sortir cette voiture en série limitée.
Lorsque l'on décrit un entraînement séparé «un moteur - une roue», il est rare que l'on trouve mention des inconvénients de ce circuit.

En Porsche Engineering, lors du test d'un prototype à 4 moteurs, il y a plusieurs lacunes.

  • il s'est avéré que le grand avantage des moteurs électriques est leur temps de réaction rapide, parfois cela peut conduire à des effets secondaires indésirables (vibrations).
  • il peut arriver que des moteurs individuels ne puissent pas transmettre la puissance disponible, et il sera nécessaire de réduire ce chiffre pour le deuxième moteur d'une paire.

C'est peut-être la raison pour laquelle un circuit à 3 moteurs a été développé, ce qui réduit de moitié l'influence de ces deux inconvénients ... mais réduit également les avantages potentiels d'un entraînement vectoriel.

Numéro d'option 2




La deuxième option est un schéma où deux moteurs électriques à l'arrière fonctionnent à travers le différentiel dans différents modes (séquentiellement ou en parallèle).

Le premier exemple d'un tel entraînement est le projet ESKAM (Elektrische SKalierbare Achsantriebs Module).



Le projet ESKAM (pont électrique évolutif, Elektrische SKalierbare AchsantriebsModule) en Allemagne est financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et des Sciences (BMBF) et est mis en œuvre conjointement par 11 partenaires (Ebm Erich Büchele Maschinenbau GmbH; Université technique de Düsseldorf, Machines électriques et électriques; Groschoppog AG; Automotive Group GmbH; Aalen University of Applied Sciences, General Engineering; Metallurgical Plant Wilhelm Funke GmbH & Co. KG; REFU Elektronik GmbH; Salzgitter Hydroforming GmbH & Co. KG; University of Stuttgart, Institute of Power Electronics and Electric Drives (ILEA); Wilhelm Vogel GmbH Antriebstechnik et l'Institut Fraunhofer pour les machines-outils et les technologies de moulage (IWU).

L'objectif du projet est de limiter le poids de l'entraînement à 100 kg. Pour ce faire, il est nécessaire de connecter plusieurs moteurs électriques à grande vitesse avec les boîtes de vitesses correspondantes et de les combiner dans un boîtier commun - en d'autres termes, de réduire la taille du variateur en utilisant les machines électroniques dites à grande vitesse. Pour résoudre ce problème, des moteurs électriques sans métaux des terres rares ont été utilisés.



Exemples de mise à l'échelle de l'entraînement électrique ESKAM. Pour maintenir les coûts de production à un niveau bas, les technologies utilisées doivent être également adaptées aux petites et grandes séries.

Le premier prototype a été créé en 2016.

Structurellement, la solution ressemble à une symbiose de deux moteurs électriques avec une boîte de vitesses et une électronique de puissance dans un boîtier commun. Cela améliore l'efficacité énergétique et la productivité, et réduit également le poids et le coût de l'entraînement. L'utilisation de moteurs électriques à rotation rapide en combinaison avec des transmissions appropriées contribue également à réduire le poids et le volume du système. Le boîtier pour intégrer l'ensemble du variateur est fabriqué dans une version moulée légère en magnésium, qui répond aux exigences particulières de refroidissement ou de charge thermique des composants du variateur. Le module de traction intégrale pour l'essieu avant et / ou arrière se compose de deux moteurs électriques refroidis par huile avec engrenages et électronique. Avec une puissance de 2 x 35 kW, il fournit un couple maximal jusqu'à 2 x 55 Nm à une vitesse de 6700 tr / min. Grâce aux réducteurs avec démultiplication i:= 19 chaque roue motrice peut atteindre plus de 1000 Nm. «Mais il est également possible d'utiliser le module d'entraînement dans de petites séries de nouveaux véhicules, par exemple, dans des véhicules urbains ou, comme prévu, dans des véhicules urbains moyens qui peuvent livrer jusqu'à 1,5 tonne de marchandises avec livraison.

Les régimes nominaux des moteurs utilisés sont de 10 000 à 20 000 tr / min. Étranglé par l'électronique, ce moteur atteint une puissance maximale de 35 kW à des vitesses allant jusqu'à 20 000 tr / min. Étant donné que la puissance maximale pour le cycle de conduite dans la plage de vitesse supérieure (> 17 000 tr / min) n'est plus complètement requise, cette conception électronique suppose que la puissance maximale peut être réduite de 35 kW à 29 kW. Avec des composants modifiés dans l'électronique, la puissance maximale peut non seulement être maintenue constante, mais peut même être augmentée jusqu'à 54 kW. Le module d'axe présente de nombreux avantages, tels qu'une densité de puissance élevée et un couple très élevé. Pour les conducteurs, cela signifie une accélération très rapide.Alors que la plupart des moteurs électriques ont une vitesse d'environ 10 000 à 15 000 tr / min, le moteur ESKAM (de Groschopp) a une vitesse de 20 000 tr / min avec un couple maximal de 45 N · m (33 lb-ft) et 32 ​​kW (43 heures).

Pour économiser de l'énergie, Groschopp prévoit d'augmenter la quantité de fer actif utilisée de 150 à 250 mm. «Cela correspond à une augmentation de la productivité pouvant atteindre 50%», souligne Wolfgang Pflug. "Cependant, afin de transférer cette puissance supplémentaire à la roue, des amplifications sont nécessaires dans la boîte de vitesses et l'électronique."

L'entraînement électrique ESKAM utilise des moteurs synchrones à grande vitesse avec excitation électrique et commutation électronique avec un rotor à cage d'écureuil (EEEK).

Les coûts de production du module d'entraînement final seront de 1 000 à 2 000 euros, ce qui est nettement inférieur au prix moyen actuel supérieur à 5 000 euros. Avec des composants communs sur le marché, le budget de revient reste si faible que le coût de réalisation d'un axe entier pour une production en série de 10 000 unités sera nettement inférieur à 3 000 euros.

Le prochain fabricant potentiel d'entraînements électriques «doubles» est Gravitron.

Cette société a développé 3 prototypes d'un tel variateur.







Il existe des "bimoteurs" électriques amateurs.


Comme dans la première version, en plus des projets et prototypes, en 2020, il y aura de vrais exemples de véhicules électriques de série avec 2 moteurs sur un axe.

La première voiture électrique de sport d'Aston Martin - Rapide E, a une longue histoire de développement et dans les plans initiaux était d'avoir des moteurs électriques séparés avec une «vectorisation du moment», mais pour de nombreuses raisons, cela ne s'est pas produit.



Au lieu d'entraînements électriques séparés, deux moteurs électriques synchrones d'une puissance totale de 612 ch ont été installés dans le Rapide E. et 950 Nm sur l'essieu arrière, qui fonctionnent à travers le différentiel en série.
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D'autres analogies avec Tesla ne s'arrêtent pas là.

Les développeurs sont donc fiers de l'élasticité de la propulsion électrique: de 50 à 70 mph (80-113 km / h), la voiture électrique accélère en seulement une seconde et demie.

Comment ne pas rappeler le Mask avec sa promesse de super accélération grâce à Plaid?

Et aussi chez Aston Martin, ils promettent que la Rapide E sera capable de courir un tour du Nurburgring en mode combat, tout en conservant les performances du système électrique, ce qui rappelle quelque peu le principal problème du sport Tesla sur la même piste en raison de la surchauffe de l'entraînement électrique.

Il y a une vérité et une différence principale - la circulation maximale de la Rapide E ne sera que de 155 voitures, et cela est en grande partie dû à la réticence de l'entreprise à développer davantage ce projet, car ayant le principal inconvénient sous la forme d'une base de base pour une voiture électrique, le corps d'une voiture à essence est difficile à optimiser l'emplacement des unités principales. Il est plus facile de créer une plate-forme électromobile à part entière à cet effet.

Mais pour Tesla, il n'y a probablement aucun problème avec l'installation d'un troisième moteur lors de l'utilisation d'un analogue du lecteur Rapide E, et donc la question logique se pose - «masquera le risque avec une roue motrice séparée selon l'option n ° 1 si elle donne une meilleure maniabilité et non une accélération (lorsque que dans Tesla juste pour une meilleure gérabilité, ils développent le package SpaceX?).

Ou il prendra l'option n ° 2 pour une meilleure accélération, résolvant le problème de surchauffe du moteur électrique, et améliorant la fiabilité de l'entraînement (la panne d'un moteur n'est pas une panne de l'entraînement entier). Et ici, bien sûr, il est important de se rappeler que le premier qui a appliqué le lecteur avec vectorisation - Nissan, n'a pas construit une seule voiture électrique avec un tel lecteur à vendre, mais à la place en 2020 a montré un système d'entraînement électrique avec vectorisation sans lecteur séparé ( e-4ORCE ).

PS - Les voitures avec ICE avaient également des options pour conduire des roues avec des moteurs selon les première et deuxième options.

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