Dwa silniki w samochodach elektrycznych – jakie sztuczki stosują producenci, aby zwiększyć zasięg? [OPIS]

Pojazdy elektryczne mają jeden, dwa, trzy, a czasem cztery silniki. Z ekonomicznego punktu widzenia jeden silnik to najlepsza opcja, ale niektórzy czują się pewniej, gdy mają napęd na wszystkie koła. Ale jak zrównoważyć pewność, jaką zapewnia AWD, z niskim zużyciem energii? Producenci mają na to kilka sposobów.

Napędy wielosilnikowe w elektryce. Jak samochody zmniejszają zużycie energii?

Spis treści

• Napędy wielosilnikowe w elektryce. Jak samochody zmniejszają zużycie energii?
  • Metoda nr 1: Użyj sprzęgła (np. platforma Hyundai E-GMP: Hyundai Ioniq 5, Kia EV6)
  • Metoda nr 2: Użyj silnika indukcyjnego na co najmniej jednej osi (np. Tesla Model S/X Raven, Volkswagen MEB)
  • Metoda nr 3: Dyskretne zwiększenie baterii

Zacznijmy od punktu wyjścia – napędu jednoosiowego. W zależności od decyzji producenta silnik znajduje się na przedniej (FWD) lub tylnej (RWD) osi. Napęd na przednie koła W pewnym sensie jest to odejście od samochodów z silnikami spalinowymi: kilkadziesiąt lat temu uważano, że zagwarantuje to większe bezpieczeństwo, więc większość wczesnych elektryków miała napęd na przednie koła. Do dziś jest to rozwiązanie bazowe w Nissanie i Renault (platforma Leaf, Zoe, CMF-EV) oraz modelach będących konwersjami pojazdów spalinowych (np. VW e-Golf, Mercedes EQA).

Tesla od początku zrezygnowała z napędu na przednią oś, a BMW z i3 i Volkswagen z platformą MEB, gdzie podstawowym rozwiązaniem jest silnik znajduje się na tylnej osi. W pewnym stopniu martwi to wielu kierowców, ponieważ samochody spalinowe z napędem na przednie koła są w rzeczywistości bezpieczniejsze w sytuacjach blisko bramy, ale z silnikami elektrycznymi naprawdę nie ma się czym martwić. Elektronika i elektryka są znacznie szybsze niż układy mechaniczne w bezwładnościowych silnikach spalinowych.

Mówiąc najprościej, jeden silnik to jeden zestaw kabli wysokiego napięcia, jeden falownik, jeden układ sterowania. Im mniej elementów w systemie, tym mniejsza będzie całkowita strata. Ponieważ Samochody elektryczne z jednym silnikiem będą w zasadzie bardziej ekonomiczne niż samochody z dwoma lub więcej silnikami.o czym pisaliśmy na początku.

Oprócz kierowców uwielbia napęd na cztery koła. Jedni kupują go ze względu na lepsze osiągi, inni dlatego, że czują się z nim bezpieczniej, jeszcze inni dlatego, że regularnie jeżdżą w trudnych warunkach terenowych. Silniki elektryczne są tutaj rozpieszczane przez inżynierów: zamiast dużego, gorącego, drżącego korpusu rurowego mamy elegancką kompaktową konstrukcję, którą można dodać do drugiej osi. Co zrobić w takiej sytuacji, aby nie przesadzić z kosztami energii i zagwarantować właścicielowi rozsądny zapas mocy? Oczywiście: musisz wyłączyć jak najwięcej silników.

Ale jak to zrobić?

Metoda nr 1: Użyj sprzęgła (np. platforma Hyundai E-GMP: Hyundai Ioniq 5, Kia EV6)

W pojazdach elektrycznych stosowane są dwa rodzaje silników: indukcyjne (silnik indukcyjny, ASM) lub silnik z magnesami trwałymi (PSM). Silniki z magnesami trwałymi są bardziej ekonomiczne, więc mają sens wszędzie tam, gdzie ważny jest maksymalny zasięg. Ale mają też istotną wadę: magnesów trwałych nie można wyłączyć, wytwarzają one pole magnetyczne, czy nam się to podoba, czy nie.

Ponieważ koła są sztywno połączone z silnikiem poprzez osie i przekładnie, każda jazda będzie skutkowała przepływem energii elektrycznej: albo z akumulatora do silnika (jazda samochodem) albo z silnika do akumulatora (regeneracja). Jeśli więc zastosujemy po jednym silniku z magnesami trwałymi na każdą oś, może dojść do sytuacji, w której jeden będzie napędzał koła, a drugi spowalniał samochód, ponieważ zamienia on energię mechaniczną na elektryczną. Wysoce niepożądana sytuacja.

Hyundai rozwiązał ten problem z mechanicznym sprzęgłem na przedniej osi. Jego działanie jest w pełni automatyczne, podobnie jak system Haldex w samochodach spalinowych: gdy kierowca potrzebuje więcej mocy, sprzęgło jest blokowane i oba silniki przyspieszają (lub hamują?) samochód. Gdy kierowca jedzie spokojnie, sprzęgło odłącza przedni silnik od kół, więc nie ma problemu z hamowaniem.

Główną zaletą sprzęgła jest możliwość zastosowania oszczędniejszych silników PSM na obie osie. Wadą jest wprowadzenie do układu kolejnego elementu mechanicznego, który musi wytrzymać wysokie momenty obrotowe i szybko reagować na zmiany. W ten sposób część będzie się stopniowo zużywać – i choć wygląda na dość prostą w konstrukcji, stopień jej zamocowania do układu napędowego sprawia, że ​​wymiana jest mało prawdopodobna.

Metoda nr 2: Użyj silnika indukcyjnego na co najmniej jednej osi (np. Tesla Model S/X Raven, Volkswagen MEB)

Metoda numer 2 jest stosowana dłużej i częściej, od początku pojawiła się w Tesli Model S i X, teraz możemy ją znaleźć także wśród innych Volkswagenów na platformie MEB, w tym VW ID.4 GTX. Polega na tym, że silniki indukcyjne z elektromagnesami są montowane albo na obu osiach (stary model Tesli) albo przynajmniej na przedniej osi (MEB AWD, Tesla S/X od wersji Raven).. Wszyscy wiemy, jak działa elektromagnes od podstawówki: pole magnetyczne powstaje tylko wtedy, gdy przyłożone jest napięcie. Po wyłączeniu prądu elektromagnes zamienia się w zwykłą wiązkę przewodów.

Dlatego w przypadku silnika asynchronicznego wystarczy odłączyć uzwojenie od źródła zasilania.że przestanie się opierać. Niewątpliwą zaletą tego rozwiązania jest prostota konstrukcji, ponieważ wszystko odbywa się za pomocą elektroniki. Wadą jest jednak mniejsza sprawność silników asynchronicznych oraz fakt, że pewien opór stawia sztywno zazębiona przekładnia i sam silnik.

Jak już wspomnieliśmy, silniki indukcyjne są najczęściej stosowane na przedniej osi, więc ich główną rolą jest dodawanie mocy, gdy jej potrzebujesz, a nie przeszkadzanie, gdy jeździec porusza się wolno.

Metoda nr 3: Dyskretne zwiększenie baterii

Warto pamiętać, że sprawność silników elektrycznych jest bardzo wysoka (95, a czasem 99+ proc.). Dlatego nawet z napędem AWD z dwoma silnikami z magnesami trwałymi, które zawsze napęd na koła (nie licząc rekuperacji), straty w stosunku do konfiguracji z jednym silnikiem będą stosunkowo niewielkie. Ale będą, a energia zmagazynowana w akumulatorze to towar deficytowy – im częściej będziemy jej używać do jazdy, tym gorszy będzie zasięg.

Tym samym trzecim sposobem na zwiększenie zasięgu pojazdów elektrycznych z napędem na cztery koła z dwoma silnikami PSM jest subtelne zwiększenie pojemności użytkowej baterii. Ogólna pojemność może pozostać taka sama, pojemność użytkowa może się różnić, więc osoby wybierające między RWD/FWD a AWD niekoniecznie zauważą różnicę, chyba że producent mówi o tym wprost.

Nie wiemy, czy ktoś korzysta z opisanej przez nas metody. Tesla w nowych 3 modelach wydajności daje kupującemu dostęp do nieco większej użytecznej pojemności baterii, ale tutaj może się okazać, że opcja wydajności (Silnik podwójny) nie różnił się zasięgiem od wariantu Long Range (Dual Motor).

To może Cię zainteresować: