Motores y unidades de accionamiento
A medida que la industria automotriz avanza rápidamente hacia la electrificación, el corazón de los vehículos eléctricos (EV) reside en sus motores y unidades motrices. Con una amplia gama de tipos de motores e inversores complejos, comprender las complejidades de estos componentes es crucial para comprender el funcionamiento interno de los vehículos eléctricos.
En este extenso artículo, analizaremos en profundidad los motores y las unidades de propulsión para automóviles eléctricos, examinaremos los diversos tipos de motores comúnmente utilizados en los vehículos eléctricos, exploraremos las complejidades del inversor y profundizaremos en el papel fundamental que desempeñan estos componentes en la propulsión. El futuro del transporte.
Primero, explicaremos los principios comunes de los motores eléctricos.
Piezas de la unidad de propulsión eléctrica VW.
Luego exploraremos los diferentes tipos de motores utilizados en los automóviles eléctricos, desde motores de imanes permanentes hasta motores de inducción.
Examinaremos sus características, ventajas y limitaciones únicas y brindaremos información sobre sus principios operativos y su eficiencia.
A continuación, profundizaremos en el papel del inversor, que actúa como el cerebro del sistema de accionamiento del motor, convirtiendo la energía CC de la batería en energía CA para accionar el motor.
Exploraremos las complejidades del diseño de inversores, incluidas sus diversas estrategias de control, gestión térmica y electrónica de potencia, y destacaremos su papel fundamental en la optimización del rendimiento del motor.
Además, discutiremos la integración de motores y unidades de propulsión en vehículos eléctricos, incluida su ubicación, sistemas de refrigeración y eficiencia general del sistema.
También examinaremos el impacto del diseño del motor y de la unidad motriz en factores como la autonomía, el rendimiento y el tiempo de carga del vehículo y destacaremos los últimos avances tecnológicos en este campo.
Finalmente, exploraremos las perspectivas de los motores y unidades de propulsión para automóviles eléctricos, incluidos los avances en la tecnología de motores, las mejoras en la electrónica de potencia y las tendencias emergentes como la carga inalámbrica y las baterías de estado sólido. También discutiremos los desafíos y oportunidades asociados con estas tecnologías y su impacto potencial en el futuro de la movilidad eléctrica.
Si es un entusiasta de los vehículos eléctricos, un ingeniero automotriz o simplemente siente curiosidad por el funcionamiento interno de los automóviles eléctricos, este artículo integral le brindará una comprensión profunda de los motores y las unidades motrices, arrojando luz sobre las tecnologías de vanguardia que impulsarán el transporte del futuro. Únase a nosotros mientras nos embarcamos en un emocionante viaje hacia el mundo de la propulsión de vehículos eléctricos, descubriendo los secretos detrás del poder que impulsa el futuro de la movilidad.
¿Cómo funcionan los motores eléctricos?
Aunque existen varios tipos de motores eléctricos, los principios son los mismos. Los motores eléctricos funcionan según los principios del electromagnetismo. Consisten en un estator y un rotor, siendo el estator una parte estacionaria y el rotor una parte giratoria.
Estator y rotor.
El estator contiene devanados de bobina que están conectados a una fuente de energía, que genera una corriente eléctrica que fluye a través de los devanados, creando un campo magnético.
El rotor, por otro lado, contiene imanes o devanados, y cuando el campo magnético generado por el estator interactúa con los imanes o devanados del rotor, crea una fuerza que hace que el rotor gire. Este movimiento de rotación luego se transfiere a la carga mecánica, como las ruedas de un vehículo, que impulsa el vehículo hacia adelante.
El controlador del motor controla la dirección y velocidad de rotación del motor variando la corriente que fluye a través de los devanados del estator, lo que altera la fuerza y orientación del campo magnético. Esta técnica permite un control preciso del rendimiento del motor, incluido el par, la velocidad y la potencia de salida.
Los diferentes tipos de motores eléctricos, como los motores de imán permanente y de inducción, tienen diferentes diseños y principios operativos. Aún así, todos dependen de la interacción entre campos magnéticos y corrientes eléctricas para generar movimiento.
Motores de inducción
Los motores de inducción, también conocidos como motores asíncronos, son un tipo de motor eléctrico que se utiliza ampliamente en vehículos eléctricos (EV) por sus características y ventajas únicas.
Más información sobre motores de inducción.
Motores síncronos de imanes permanentes
Los motores síncronos son un tipo de motor eléctrico que también se utiliza en vehículos eléctricos (EV) para propulsión, pero funcionan de manera diferente a los motores asíncronos. Los motores síncronos requieren una conexión física entre el rotor y el estator, generalmente a través de imanes permanentes, lo que los distingue de los motores asíncronos que dependen de la inducción electromagnética.
Motor síncrono de rotor bobinado
Un motor síncrono de rotor bobinado, también conocido como motor síncrono de anillos colectores, es un tipo de motor eléctrico que combina características de motores síncronos y motores de inducción de rotor bobinado.
El inversor
El inversor es un componente fundamental de la unidad de propulsión de un vehículo eléctrico (EV). Es responsable de convertir la electricidad de corriente continua (CC) almacenada en la batería del vehículo en electricidad de corriente alterna (CA), que luego se utiliza para alimentar el motor eléctrico que impulsa las ruedas del vehículo eléctrico.
Más información sobre el inversor.
Refrigeración del motor
La refrigeración es un aspecto importante del diseño de motores eléctricos en vehículos eléctricos (EV) para garantizar un rendimiento, eficiencia y confiabilidad óptimos.
Aprenda todo sobre la refrigeración
Engranajes
Los vehículos eléctricos (EV) suelen utilizar varios tipos de cajas de cambios en sus unidades de propulsión, según el diseño y los requisitos específicos del automóvil.
Aprende todo sobre los engranajes.
Configuración del motor
Los vehículos eléctricos (EV) pueden utilizar varias configuraciones de motor según el diseño y los requisitos específicos del automóvil. Algunas de las configuraciones de motor típicas utilizadas en los vehículos eléctricos incluyen:
Configuración de un solo motor: En una configuración de un solo motor, se utiliza un solo motor eléctrico para impulsar el vehículo. Este motor puede ser un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) o un motor asíncrono o de inducción (ASM). Impulsa las ruedas delanteras o traseras del vehículo.
Configuración de motor dual: Se utilizan dos motores eléctricos en una configuración de motor dual, generalmente uno para cada eje o rueda. Esta configuración permite una distribución más precisa del par entre las ruedas delanteras y traseras, lo que permite un mejor control de tracción y un mejor rendimiento, especialmente en configuraciones de tracción total (AWD). Los motores pueden ser PMSM, WRSM, ASM o una combinación.
Configuración de tres motores: Una configuración de tres motores es similar a un diseño de dos motores, pero con tres motores eléctricos en lugar de dos. Esta configuración es poco común y se utiliza en modelos de alto rendimiento como el Tesla Model S Plaid y el Audi SQ8 e-tron. Una ventaja es la posibilidad de vectorización del par.
Configuración de tres motores
Configuración de motor cuádruple Una configuración de motor cuádruple tiene un motor para cada rueda. Estas son algunas de las ventajas de tener cuatro motores en un vehículo eléctrico
Control de tracción preciso: Cada motor puede ajustar de forma independiente el par en cada rueda, dependiendo de las condiciones de la carretera y de la voluntad del conductor. Esto puede mejorar la estabilidad, el manejo y la seguridad del vehículo, especialmente en situaciones todoterreno y con nieve. Por ejemplo, el motor cuádruple Rivian R1S puede usar una función llamada “giro del tanque” para girar en el lugar girando las ruedas de un lado en una dirección y las ruedas del otro lado en la dirección opuesta.
Vectorización de par: Cada motor también puede variar el par en cada rueda para mejorar la dirección y las curvas del vehículo. Esto puede reducir el sobreviraje y el subviraje, problemas comunes en los vehículos convencionales. La vectorización del par también puede hacer que el vehículo sea más ágil, receptivo y más divertido de conducir.
Algunos modelos con configuración de motor cuádruple son
A continuación, puede ver el motor cuádruple Rivian R1T hacer un giro de tanque con la configuración del motor cuádruple.
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