valaha
Esteban Maidana mérnök szövege
Eredetileg a MiuraMag-on közzétett jegyzet

Milyen motorja van? Ez a leggyakoribb kérdés, amelyet egy új autótulajdonos feltesz. Bárki, még a legkevésbé is szakértő, tudja a különbséget a több vagy kevesebb hengerrel (vagy nagyobb vagy kisebb hengerrel) rendelkező motor között. A leglelkesebbek arra is összpontosíthatnak, hogy az eloszlás desmodromikus vagy változó rekeszű legyen-e.

Vajon ugyanez fog történni az elektromos motorokkal is? Úgy tűnik, van egy előítélet, miszerint nem érdemes annyira internalizálni, mert „mind egyformák”. De ez nem így van. Itt az ideje, hogy elkezdjünk kissé "leszállni" a témáról. Ezért javasoljuk ezt a teljes körű értekezést az elektromos motorokról, amelyek kétségtelenül az autóipar jövője.

V8, V6 vagy 4 a sorban. Elmozdulás. Benzin vagy Dízel. Szelepek száma hengerenként. Turbo, kompresszor vagy légköri. Desmodromikus eloszlás. És a lista folytatható.

Ezek az attribútumok nem csak egy aktuális jármű műszaki adatlapjának részét képezik. A fanatizmus, az istentisztelet, a vita, sőt az erudíció megmutatásának motívuma, sok esetben anélkül, hogy még mélyebben megértenék mechanikai és technikai alapjaikat. És éppen az, hogy a belső égésű motorok misztikát hoztak létre, amely gyakorlatilag annak eredetétől borította be az autóipart, ami a felhasználók körében mind a mai napig érdeklődést és összehasonlítási vágyat ébresztett. Van még egy jól ismert televíziós csatorna, amelynek vezérmotívumában olvasható "a motorok iránti megmagyarázhatatlan szenvedély".

Úgy tűnik azonban, hogy ennek a viselkedésnek nincs párhuzama az elektromos járművekről. Hányan tudják, mi az állórész, a forgórész vagy a mágneses fluxus iránya által okozott különbségek? És ezt nem csak a fogyasztók érzékelik: az autóipari vállalatok - kevés kivételtől eltekintve - nem tesznek nagy erőfeszítéseket elektromos motorjaik műszaki jellemzőinek közlésében.

Lehetséges, hogy az elektromos motorok "unalmasabbak", és ezért nem keltik fel a lakosság érdeklődését? Vagy talán az információk hiánya, ami azt jelenti, hogy a legszenvedélyesebbek nem találnak összehasonlítási pontokat a járművek között, ami azt okozza, hogy nem is észlelik, ha autójuk motorja működése során megegyezik a borotvájuk motorjával?

Mintha ez nem lenne elég, a következőket kell figyelembe venni: maga az elektromos „motor” nem az elektromos jármű szíve, hanem a meghajtórendszer nagyon fontos része, amely olyan elemeket tartalmaz, mint az inverterek, a töltők, átalakítók, elektronikus vezérlőegységek és elemek.

Tehát hol hagy minket rajongók, akik mindig mindent tudni akarnak az autókról? Esetleg egy új változó- és lehetőségkészlet előzményeként, amelyek készek felfedezésre és értékelésre. Ma az iparban nem egy, hanem többféle villanymotort használnak, és még várat magára olyan, amely mindent felülmúl, ami a piacon van (el tudsz képzelni egy kicsi, mindössze hét kilós elektromos motort, amely képes szállít 113 LE?). Az egyik lehetőség az, hogy ha a rajongók egy kicsit többet megértenek ezekről a motorokról és azok különbségeiről, felkeltheti érdeklődésüket irántuk. De vajon elég lesz-e ugyanazt a misztikát generálni, mint az égésű motoroknál?

ALAPOK

Kezdjük az elején: mi az a motor? Alapvetően annak a rendszernek az eleme, amely képes valamilyen energiát - mint például elektromos vagy termikus - mechanikus energiává átalakítani, és „munkát” végezni (a fizikában „távolsági erő”). Sokan valószínűleg már ismerik, hogy a belső égésű motor hogyan hajtja végre ezt az átalakítást, de annak megértése, hogy a vezetéken keresztül áramló elektronok végül hogyan hajtják végre a járművet, szinte párhuzamos univerzum.

Ha egy villanymotort nézünk, azt találjuk, hogy a legfontosabb alkotórészei - és azok, amelyek lehetővé teszik a különböző típusú motorok közötti különbségek megértését - a következők: az állórész, amely a rögzített alkatrész, amely alapot, bár „mozgatja” azt az elektromos áramot, amely mágneses teret hoz létre, amely képes mozgást adni a mozgó részeknek; és a rotor, amely az az elem, amely mozog, majd az állórész mágneses gerjesztését mechanikai energiává alakítja.

Egy másik jellemző, amely megkülönbözteti a motorokat, az a működésükhöz szükséges elektromos áram típusa, amely lehet folyamatos, például az akkumulátorokból nyert; vagy váltakozva, mint amilyen otthonunk dugójában van. Mi a különbség e két típusú áram között? Az elektronok által a vezetőkön (kábeleken) keresztül végrehajtott mozgás, mivel egyenáramban csak egy irányban mozognak - egyezmény szerint - a pozitívból a negatív pólusba; Míg a váltakozó áramban az áramlás kétirányú, a negatív és a pozitív pólus között másodpercenként bizonyos számú, „frekvenciának” nevezett érték, amelynek egysége Hertz (Hz).

Színes adatokként Argentínában az elektromos hálózat frekvenciája 50 Hz, és ez a két típusú áram a 19. század végének egyik legrelevánsabb technológiai küzdelmével volt összefüggésben, amelyet "az áramok háborújának" neveztek, a zseni között. feltaláló Tesla és a zseniális üzletember Edison.

A negyedik figyelembe veendő elem a motorban keletkező mágneses tér iránya, amelyet ennél az elemzésnél elkülönítünk radiális fluxussal rendelkező motorok között, amelyekben a mező vonalai sugárirányban futnak a rotorhoz képest; és a modernebb axiális fluxus, amelyben a mágneses fluxus ugyanabban az irányban történik, mint a rotor tengelye.

Bár sokféle villanymotor létezik, csak háromnak sikerült helyet foglalnia az iparágban. De új játékos lép fel, amely azt ígéri, hogy beszélni fog az emberekkel. Lássuk, miről van szó.

Az egyenáram (felül) és a váltakozó áram (alul) vázlata.

A Nissan Leaf szinkron motorja.

Állandó mágnes vs. Aszinkron.

Radiális áramlás vs. Axiális áramlás.

ELEKTROMOS vs. TERMIKUS

Annak ellenére, hogy kissé nehéz - sőt igényes - megbizonyosodni arról, hogy hány alkatrésze van a termikus motoroknak, nem kell túl sokat vizsgálni annak megállapítására, hogy az elektromos motor egyszerűsége végtelenül magasabb, mint a termikus motoré. Egyesek szerint egy családi jármű hőmotorja (segédelemek nélkül) körülbelül 300 darab lehet, míg az elektromos alig haladja meg a 20-at. Ez némileg szubjektív és sokat függ az egyes motorok jellemzőitől, de a különbség olyan elsöprő, hogy nem hagy teret a kételyeknek. Ez az egyszerűség olyan előnyöket eredményez az elektromos motorok számára, mint a nagyobb megbízhatóság, az egyszerű és gyors karbantartás, a korlátozott költségek ... és a listát lehetne folytatni.

Egy másik nagy különbség az, hogy ezek a motorok hogyan adják le a teljesítményt és a nyomatékot. Talán a legkülönbözőbb szempont a kettő között az, hogy az elektromos motorok nyomatékuk 100% -át képesek üzembe helyezésük pillanatában megkapni, amiről tudjuk, hogy nem az égésű motoroknál történik. Ezenkívül, ha összehasonlítjuk a hasonló teljesítményű motorokat, akkor megfigyelhetjük, hogy az elektromos motor nyomatéka sokkal nagyobb, mint az égésű motoré. Ez azt jelenti, hogy vezetésük során sajátos és szórakoztató erőérzetet közvetítenek, mivel ésszerű használatban az elektromos motorok előnyei figyelemre méltóak.

A teljesítményt tekintve az elektromos motorok gyorsabban érik el a maximális teljesítménypontot, és az az érdekes, hogy széles fordulatszám-tartományban lapos marad. Egy dolgot szem előtt kell tartani, hogy a jelenlegi villanymotorok akár 10 000 fordulat/perc fordulatszámot képesek forgatni, míg az Otto Cycle motorjai általában nem érik el a 7000 fordulat/perc értéket. De a hőmotorok teljesítményének és nyomatékának optimális felhasználási tartománya sokkal korlátozottabb, ezért több sebességű váltóművekre van szükségük.

Éppen ellenkezőleg, az elektromos motorok általában csak egy egyszerű, fix arányú reduktort igényelnek, ami a teljes működési tartomány stabil teljesítményének eredménye.

Három dolog hívta fel a figyelmemet, amikor a mai járművekben használt villanymotorok műszaki részleteit kutattam (meglehetősen bonyolult feladat, mivel kevés az információ): először is, hogy a Tesla az egyetlen olyan cég, amely ma a motorjait 18 000-ig képes fordítani. fordulatszám, ami majdnem a duplája sok riválisának, ami jobb teljesítményt eredményez. Másodszor, a "fogyasztás" különbsége, amelyet hasonló teljesítményű járműveknél tapasztalhatunk, mint például a Jaguar i-Pace (27,3 kWh/100 km) és a Tesla Model X 75D (22,3 kWh/100 km), a gyenge teljesítmény eredménye a Jaguar választása az első tengelyben használt motor típusáról (igen, a Jaguar nem vette figyelembe a villamos energia meglehetősen alapvető kérdéseit a kialakításánál). Harmadszor: a "csúcsteljesítmény" (kWp/kg) sűrűségében elért brutális különbség a jelenlegi villanymotorok között, amelyek 2,60 (BMW i3) és 4,88 kWp/kg (Tesla Model 3) között változhatnak, és az új tengelyirányú motorok között, amely meghaladhatja a 15 kWp/kg-ot (háromszor nagyobb, mint a leghatékonyabb Tesla esetében).

Visszatérve a "fogyasztás" témához, azt látom, hogy nem szembetűnő, hogy senki sem beszél róla. Senki. Mindenki az "autonómiára" összpontosít, mint az egyetlen figyelembe veendő változóra, amely úgy tűnik, hogy kizárólag az elemek kapacitásától függ. Mintha eszeveszetten beszélnénk a mai járművek üzemanyagtartályainak nagyságáról, anélkül, hogy odafigyelnénk egy alapvető kérdésre: mennyire hatékony a motor, és hány liter üzemanyag szükséges 100 kilométer megtételéhez?

Itt a mérőszám az a kilowatt/óra, amelyre a motornak 100 kilométert kell tennie (kWh/100 km), ami megegyezik a manapság használt 100 km-es literrel. Az előző bekezdésben említett példák hivatkozása és kiegészítése érdekében a Hyundai Ioniq Electric a világ egyik "leghatékonyabb" kategóriájába tartozik, átlagos fogyasztása 15,7 kWh/100 km. A BMW i3 17,2 kWh/100 km, a Chevrolet Bolt EV 17,7 kWh/100 km, a Nissan Leaf 18,7 kWh/100 km, a Tesla Model 3 18,4 kWh/100 km és a Mercedes-Benz B osztályú elektromos meghajtás 28 kWh-t igényel./100 km; minden ábra az EPA szabvány szerint.

Ennek ellenére nagyon érdekes lenne, ha elkezdjük megváltoztatni a gondolkodásmódot, és mind a nyomozást, mind a „követelést” elkezdenénk, hogy a márkák több információt nyújtsanak nekünk az elektromos járműveik teljesítményéről.

LESZ MISZTIKA?

Be kell vallanom, hogy vegyes érzéseim vannak a lezárással szemben. Sok minden megfordul a fejemben, valahogy kapcsolódik a témához, és ez arra késztet, hogy elgondolkodjak azon, milyen hatással vannak az érzelmeinkre. Például a Forma-1-re és az erőforrások tompa hangjára, az E-Formula sikolyaira, az elektromos jármű sterilitására és a bennük lakó túlzott csendre gondolok.

Másrészt emlékszem arra a kíváncsiságra és felmagasztalásra, amelyet éreztem, amikor mindent elolvastam, ami ma történik az új villanymotorok fejlesztésével kapcsolatban, főleg, hogy olyan szakaszban vagyunk, amikor még nem világos, hogy mi a technológia fog érvényesülni a mások, és paradigmaként szabják rá.

Olyannyira, hogy egyes vállalatok úgy döntenek, hogy házon belül végzik el ezt a keresést (Toyota, Nissan), mások közös vállalkozásokon keresztül (Honda és Hitachi), míg a kisebb fejlesztési kapacitásúak speciális gyártókhoz fordulnak. És mintha ez nem lenne elég, létezik a Kína-tényező, egy ország, amelyet az elektromos járművek központjának tekintenek, nemcsak fogyasztói piacként, hanem mint például a motorok fejlesztési helyének is (vajon mik a kínaiak és mit nem mondanak nekünk).

Éppen ezért ezeket a motorokat újszerű univerzumként mutatják be, tele felfedezhető és beszélendő dolgokkal. Hány motorja van ennek az autónak, milyen típusúak és hogyan vannak elosztva? Hány rotora van az egyes motoroknak? Mi a teljesítménysűrűsége? Tesla motoroknál meghaladhatja a 18 000 fordulat/perc sebességet? Mi az energiahatékonysága? És mire készülnek a Tesla srácok, hogy ne maradjanak le ezen a prominens technikai versenyen?

Tehát úgy gondolom, hogy ennek a következtetésnek az eredménye keserédes lesz.

Milyen okból? Mert van, ami elkerülhetetlenül nem képes túlélni a haladást: a motor hangja. Ételesként „velem történik valami”, amikor azt hallom, hogy felgyorsul egy belső égésű motor, különösen egy sportautó. Arról nem is beszélve, hogy V8-as vagy V12-es. Chevrolet márkakereskedés előtt élek, és minden alkalommal, amikor egy Camaro be van kapcsolva, olyan sikoly hallatszik, hogy lehetetlen észrevétlen maradnom, függetlenül attól, hogy éppen mit csinálok.

Arra is kíváncsi vagyok, hogy ez a - kissé retrográd - odaadás a motorok hangzása felé motiválja-e az új generációkat? Talán, és az érem másik oldalára nézve a fiatalok főleg az elektromos motorok hatékonyságának, a fogyasztásnak és az autonómiának a megértésére összpontosítanak.

Az elkövetkező években tucatnyi elektromos járművet fogunk látni olyan motorral, amely túl sok erőfeszítés nélkül és egyre elérhetőbb áron képes legyőzni bármely modern Ferrari teljesítményét. És a változás be fog következni. A kérdés csak az, hogy mikor fog bekövetkezni az úgynevezett "Osborne-effektus". Ez az a pillanat, amikor a vásárlók úgy döntenek, hogy nem vásárolnak belső égésű motorral rendelkező járművet, mert tudják, hogy olyan elektromos jármű indul, amely jobban megfelel az igényeiknek és gazdaságilag kényelmesebb számukra.

Személy szerint nyugodt jövőt jósolok, de érdekes vagy - ha engedélyezhetik számomra - "felvillanyozónak". Számos változást fogunk látni, ami meg fog lepni minket, de nem leszünk túl izgatottak. Idővel megismerjük az ebben a jegyzetben kidolgozott technikai fogalmakat, sőt valahogy „vonzónak” is találjuk őket.

De ugyanígy nő a nosztalgiánk, amikor meglátjuk - és halljuk - egy irreverens, nem hatékony és egyáltalán nem környezetbarát V8-at. Ezeket a hangokat soha nem felejtik el.

Kattintson a képre a nagyításhoz.

Hogy többet tudjon. Az Electric Cars Course összes feljegyzése, amelyet a Nissan adott az argentin autóipari sajtónak. Töltse le őket itt.