Get best of the week

Tesla Plaid. Duas opções para layout de acionamento com três motores



Elon Musk prometeu fornecer uma versão de três motores da configuração para os modelos S, X, Roadster e Cybertruck, mas ainda não disse como será a aparência. Em teoria, existem 2 opções para um possível dispositivo, e proponho considerá-las.

Opção número 1




A primeira opção é um circuito em que dois motores elétricos na parte traseira não têm comunicação mecânica entre si. Não há diferencial no eixo traseiro e seu papel é desempenhado por motores elétricos, alterando a velocidade das rodas motrizes de forma programática.

Esse arranjo de motores elétricos permite implementar a função de controle do vetor de empuxo das rodas. Isso significa que, além de redistribuir as rotações das rodas, os motores elétricos podem "direcionar" o vetor de empuxo do veículo elétrico ao longo do caminho desejado, acelerando as rodas individuais.

Atualmente, muitas empresas estão envolvidas no desenvolvimento de um acionamento elétrico com "vetorização" de rodas, mas existem poucos exemplos de veículos elétricos de três motores com um eixo "vetorial" traseiro de dois motores.

Um dos exemplos mais adequados de Tesla ... é o Magna E1.



O protótipo E1 introduzido em 2017 foi criado para demonstrar os recursos da tração traseira separada.

Este carro elétrico é o habitual Tesla S, mas com uma unidade incomum.

A Magna instalou 3 motores no carro, cada um dos quais produz 188 litros. com. que, é claro, é menor que o Tesla Model S P100D e, a princípio, pode parecer uma deterioração em um carro elétrico. De fato, a potência é menor, o que afeta as áreas diretas da aceleração, mas graças à “vetorização” das rodas traseiras, o carro se tornou mais estável nas curvas, o que permite que você conduza com uma diminuição mínima na dinâmica.


Em 2018, a Magna reintroduziu o mesmo carro elétrico, nomeando-o etelligentDrive. O objetivo da criação desse sistema era oferecê-lo para instalação em pequenos fabricantes de automóveis que desejassem reduzir o custo de desenvolver seu próprio veículo elétrico.

A Magna é especializada na criação de componentes e vários sistemas para fabricantes de automóveis e não planeja produzir seu próprio carro elétrico.

A principal e provavelmente a pergunta mais interessante para essa unidade é o preço.

Aqui, até agora, você pode se concentrar apenas no exemplo de um acionamento elétrico de “vetor” de três motores para o rali E.




Assim, a STARD planeja fornecer conjuntos deste inversor a um preço de € 194.000 para o rali de 2020. O acionamento

elétrico, como no caso da Magna, será composto por 3 motores, onde há um motor no eixo dianteiro e dois na traseira. A diferença de potência e disposição interna do kit.

Potência - 450 kW (1100 Nm), e na parte traseira existem 2 motores elétricos, 2 inversores, 2 caixas de engrenagens planetárias e um pacote completo de refrigeração para o sistema Entrire em uma caixa compacta de alumínio fundido.

O desempenho do carro de corrida elétrico STARD será impressionante quando você considerar que, em termos de torque, o trem de força é capaz de ganhar um máximo de 0 a 90% em cerca de 32 milissegundos, e os motores elétricos produzem até 14.000 rpm.

Além do Magna e do STARD 3, os motores foram testados na BMW e Audi.

Na BMW, um protótipo foi criado com base na Série 5 para testar um conjunto de três motores Power BEV. Para alimentar a unidade elétrica, uma bateria de 45 kW de capacidade foi instalada na máquina.



A usina Power BEV tem uma potência máxima de 530 kW (720 hp) e cerca de 1150 N⋅m, o que permite que o carro acelere para 100 km / h em 2,8 segundos.



A Audi construiu um conceito de três motores PB18 e-tron para testes e este ano planeja lançar este carro em uma série limitada.
Ao descrever um acionamento separado “um motor - uma roda”, raramente ocorre menção das desvantagens deste circuito.

Na Porsche Engineering, ao testar um protótipo de 4 motores, existem várias deficiências.

  • descobriu-se que a grande vantagem dos motores elétricos é o tempo de reação rápido, às vezes pode levar a efeitos colaterais indesejáveis ​​(vibração).
  • pode acontecer que motores individuais não possam transmitir a potência disponível e será necessário reduzir esse valor para o segundo motor em um par.

Talvez seja por isso que um circuito com 3 motores tenha sido desenvolvido, o que reduz pela metade a influência desses dois inconvenientes ... mas também reduz os benefícios potenciais de um acionamento vetorial.

Opção número 2




A segunda opção é um esquema em que dois motores elétricos na traseira trabalham através do diferencial em diferentes modos (sequencial ou paralelo).

O primeiro exemplo de uma unidade desse tipo é o projeto ESKAM (Elektrische SKalierbare Achsantriebs Module).



O projeto ESKAM (ponte elétrica escalável, Elektrische SKalierbare AchsantriebsModule) na Alemanha é financiado pelo Ministério Federal Alemão de Educação e Ciência (BMBF) e implementado em conjunto por 11 parceiros (Ebm Erich Büchele Maschinenbau GmbH; Universidade Técnica de Düsseldorf, Máquinas elétricas e elétricas; Groschvpog AG; Automotive Group GmbH; Universidade de Ciências Aplicadas de Aalen, Engenharia Geral; Fábrica Metalúrgica Wilhelm Funke GmbH & Co. KG; REFU Elektronik GmbH; Salzgitter Hydroforming GmbH & Co. KG; Universidade de Stuttgart, Instituto de Eletrônica de Potência e Drives Elétricos (ILEA); Wilhelm Vogel GmbH Antriebstechnik e o Instituto Fraunhofer de máquinas-ferramentas e tecnologias de moldagem (IWU).

O objetivo do projeto é limitar o peso da unidade a 100 kg. Para isso, é necessário conectar vários motores elétricos de alta velocidade às caixas de engrenagens correspondentes e combiná-los em uma carcaça comum - em outras palavras, reduzir o tamanho do inversor usando as chamadas máquinas eletrônicas de alta velocidade. Para resolver este problema, foram utilizados motores elétricos sem metais de terras raras.



Exemplos de dimensionamento da unidade elétrica ESKAM. Para manter baixos os custos de produção, as tecnologias utilizadas devem ser igualmente adequadas para pequenas e grandes séries.

O primeiro protótipo foi criado em 2016.

Estruturalmente, a solução parece uma simbiose de dois motores elétricos com uma caixa de engrenagens e eletrônica de potência em uma carcaça comum. Isso melhora a eficiência e a produtividade de energia e também reduz o peso e o custo da unidade. O uso de motores elétricos de rotação rápida em combinação com transmissões adequadas também ajuda a reduzir o peso e o volume do sistema. O alojamento para a integração de todo o inversor é fabricado em uma versão leve de magnésio fundido, que atende aos requisitos especiais para resfriamento ou carga térmica dos componentes do inversor. O módulo de tração nas quatro rodas para o eixo dianteiro e / ou traseiro consiste em dois motores elétricos refrigerados a óleo com engrenagens e componentes eletrônicos. Com uma saída de 2 x 35 kW, fornece torque máximo de até 2 x 55 Nm a uma velocidade de 6700 rpm. Graças às caixas de transmissão com relação de transmissão i:= 19 cada roda motriz pode atingir mais de 1000 Nm. “Mas também é possível usar o módulo de acionamento em pequenas séries de veículos novos, por exemplo, em veículos urbanos ou, conforme planejado, em veículos urbanos de serviço médio que podem entregar até 1,5 toneladas de mercadorias com a entrega.

As velocidades nominais dos motores utilizados são de 10.000 a 20.000 rpm. Sufocado pela eletrônica, esse motor atinge uma potência máxima de 35 kW em velocidades de até 20.000 rpm. Como a potência máxima do ciclo de condução na faixa de velocidade superior (> 17.000 rpm) não é mais completamente necessária, esse projeto de eletrônica pressupõe que a potência máxima possa ser reduzida de 35 kW para 29 kW. Com componentes modificados em eletrônica, a potência máxima pode não apenas ser mantida constante, mas também aumentada até 54 kW. O módulo do eixo tem inúmeras vantagens, como alta densidade de potência e torque muito alto. Para os motoristas, isso significa aceleração muito rápida.Enquanto a maioria dos motores elétricos tem uma velocidade de aproximadamente 10.000 a 15.000 rpm, o motor ESKAM (da Groschopp) tem uma velocidade de 20.000 rpm com um torque máximo de 45 N · m (33 lb-pé) e 32 kW (43 h.p.).

Para economizar energia, a Groschopp planeja aumentar a quantidade de ferro ativo usado de 150 para 250 mm. "Isso corresponde a um aumento de produtividade de até 50%", enfatiza Wolfgang Pflug. "No entanto, para transferir essa energia extra para o volante, são necessárias amplificações na caixa de câmbio e na eletrônica."

O acionamento elétrico da ESKAM utiliza motores síncronos de alta velocidade com excitação elétrica e comutação eletrônica com um rotor de gaiola de esquilo (EEEK).

Os custos de produção para o módulo de acionamento final serão de 1000 a 2000 euros, valor significativamente inferior ao preço médio atual em excesso de 5000 euros. Com os componentes comuns no mercado, o orçamento de custos permanece tão pequeno que o custo de produção de um eixo inteiro para produção em série de 10.000 unidades será significativamente menor que 3.000 euros.

O próximo fabricante em potencial de acionamentos elétricos "duplos" é o Gravitron.

Esta empresa desenvolveu 3 protótipos dessa unidade.







Existem "bimotores" elétricos amadores.


Como na primeira versão, além de projetos e protótipos, em 2020 haverá exemplos reais de veículos elétricos produzidos em massa com 2 motores em um eixo.

O primeiro carro elétrico esportivo da Aston Martin - Rapide E, tem uma longa história de desenvolvimento e nos planos iniciais era ter motores elétricos separados com "vetorização do momento", mas por muitas razões isso não aconteceu.



Em vez de acionamentos elétricos separados, dois motores elétricos síncronos com uma potência total de 612 hp foram instalados no Rapide E. e 950 Nm no eixo traseiro, que trabalham através do diferencial em série.
, , , .
Outras analogias com Tesla não param por aí.

Portanto, os desenvolvedores se orgulham da elasticidade do acionamento elétrico: de 80 a 113 km / h, de 50 a 70 mph, o carro elétrico acelera em apenas um segundo e meio.

Como você pode não se lembrar da Máscara com sua promessa de super aceleração graças a Plaid?

E também na Aston Martin, eles prometem que o Rapide E será capaz de acelerar uma volta do Nurburgring no modo de combate, mantendo o desempenho do sistema elétrico, que lembra um pouco o principal problema do Tesla esportivo na mesma pista devido ao superaquecimento do acionamento elétrico.

Há uma verdade e uma principal diferença - a circulação máxima do Rapide E será de apenas 155 carros, e isso se deve em grande parte à falta de vontade da empresa em desenvolver esse projeto ainda mais, uma vez que, tendo a principal desvantagem na forma de base para um carro elétrico, é difícil otimizar a localização das unidades principais. É mais fácil criar uma plataforma de eletromóvel completa para esse fim.

Mas para Tesla, provavelmente não há problema em instalar um terceiro motor ao usar um análogo do inversor Rapide E, e, portanto, surge a pergunta lógica: “Musk assumirá riscos com uma tração nas rodas separada de acordo com a opção nº 1, se oferecer melhor manuseio e não aceleração (quando que em Tesla, apenas para melhor gerenciamento, eles estão desenvolvendo o pacote SpaceX?).

Ou ele adotará a opção nº 2 para uma melhor aceleração, resolvendo o problema de superaquecimento do motor elétrico e melhorando a confiabilidade do inversor (falha de um motor não é falha de todo o inversor). E aqui, é claro, é importante lembrar que o primeiro que aplicou o acionamento com vetorização - a Nissan, não construiu um único carro elétrico com esse acionamento à venda, mas em 2020 mostrou um sistema de acionamento elétrico com vetorização sem acionamento separado ( e-4ORCE ).

PS - Os carros com ICE também tinham opções para dirigir rodas com motores de acordo com a primeira e a segunda opções.

More articles:


All Articles