Spousta elektromobilů s pohonem všech kol má pod oběma nápravami v podstatě stejný typ stroje, jen někdy v jiném výkonovém provedení. Tesla ale od Modelu 3 dělá něco jiného.
Tesla a její hrátky s motory: Proč je vpředu jiný než vzadu?
Články na téma motory elektromobilů:
- Elektromotor Koenigsegg: Jaké jsou jeho výhody?
- Motor elektroauta: Opravdu je to tak jednoduché?
- Synchronní a asynchronní motor elektromobilu
- Asynchronní motor: V čem má navrch proti synchronnímu motoru?
- Tesla Dual Motor: Proč je každý motor jiný? - právě čtete
- In-wheel motor: Přes sliby automobilek se stále neujal
- Elektromotor a jeho rotor: Jak to chladí elektromobily?
U dvoumotorových verzí Tesly sedí vzadu synchronní motor s permanentními magnety a vepředu klasický asynchronní indukční motor. Dva odlišné principy, dvě jiné křivky účinnosti, jedna velmi efektivní kombinace. A není to dílo náhody ani snaha vyřešit přebytky na skladě, je za tím poměrně rafinovaná inženýrská úvaha.
Co se vlastně točí pod podlahou
Zadní nápravu Modelu 3 i Modelu Y pohání motor označovaný IPM-SynRM, tedy synchronní stroj s vnitřně uloženými permanentními magnety v reluktančním rotoru. Magnety jsou vsazené hluboko do železného jádra a navíc rozdělené do čtyř segmentů, což omezuje vznik vířivých proudů a snižuje riziko, že se neodymový materiál při zátěži tepelně přiblíží své demagnetizační teplotě.
Stator vytváří rotující magnetické pole, rotor se za ním synchronně otáčí a část točivého momentu vzniká přitažlivostí mezi magnety, část díky reluktanci, čili tendenci magnetického toku téct cestou nejmenšího odporu. V dobře vyladěném pracovním bodě se účinnost takového stroje pohybuje kolem 96 procent.
Vepředu pak Tesla nasazuje třífázový asynchronní motor, tedy přesně ten typ, který kdysi vymyslel Nikola Tesla osobně. Rotor je tvořen klecí krátce spojených vodivých tyčí, žádné permanentní magnety, žádný neodym, žádné disprosium. Statorovým polem se v rotorových tyčích indukuje proud a teprve ten vytváří točivý moment.
Rotor se točí o trochu pomaleji než pole statoru, rozdílu se říká skluz. Účinnost se u dobře navrženého pohonu pohybuje kolem 94 procent, tedy o nižší jednotky procentních bodů níž než u synchronního stroje.
Když motor nemaká, ať aspoň nepřekáží
Tady leží jádro celé filozofie. Permanentní magnety totiž svoje magnetické pole vytvářejí pořád, ať si to inženýr přeje nebo ne. Když takový motor točíte mechanicky nějakou vnější silou a nedáváte mu žádný proud, ve vinutí statoru se indukuje napětí, takzvané back-EMF, a vznikají vířivé proudy. Výsledkem je odporový moment, který stroj prostě stále lehce brzdí.
Asynchronní motor je v tomhle daleko milosrdnější. Stálé magnetické pole nemá, takže jakmile mu odpojíte napájení, je z něj v podstatě jen kus rotujícího železa a mědi. Nic neindukuje, nic nebrzdí. Při ustálené jízdě po dálnici, kde stačí udržovat rychlost čtyřiceti, padesáti kilowatty, Tesla nechá pracovat hlavně zadní permanentní stroj, který má v tomto režimu nejlepší účinnost, zatímco přední indukční motor se klidně točí prakticky bez ztrát.
- Přečtěte si také: Jak se elektromobily zbavují špinavých magnetů: Nové technologie mění pravidla hry
Kdo dělá co a kdy
Při ustáleném tempu zajišťuje pohon hlavně zadní synchronní motor, přední indukční se zapojí, jakmile řidič šlápne na pedál nebo přestane stačit trakce na jedné nápravě. Asynchronní stroj snese krátké přetížení bez rizika demagnetizace a poradí si s vysokými otáčkami i opakovanými sprinty. Permanentní magnet je sice úspornější, ale neodymový materiál je drahý, geopoliticky nepříjemně koncentrovaný v rukou Číny a tepelně citlivý. Mít proto v autě jen jeden takový stroj dává smysl i ekonomicky.
Přední a zadní jednotky mají rozdílné stálé převody, u staršího Modelu S šlo o zhruba 9,7:1 vzadu a 9,3:1 vepředu. Tím se obě jednotky ladí na trochu jiný rozsah otáček. Jedna víc směrem k lepší pružnosti při rozjezdech, druhá víc směřuje k cestovnímu provozu. Důsledkem je, že auto dokáže najít efektivní bod téměř v každé situaci.
Plaid a Cybertruck, výjimky potvrzující pravidlo
U sportovních verzí Tesla přístup obrací. Model S Plaid jezdí na tři permanentní synchronní motory, jeden vepředu a dva vzadu, každý s rotorem omotaným uhlíkovým vláknem proti odstředivému roztržení. Tři asynchronní stroje by při výkonu přes tisíc koní byly příliš těžké a tepelně problematické, takže pár procent účinnosti při ustáleném tempu se tu obětuje ve prospěch hutnosti a nízké hmotnosti.
Cybertruck jde ještě dál. Verze AWD má klasické rozložení, indukci vepředu a permanentní synchron vzadu. Cyberbeast specifikace naopak nasazuje vepředu permanentní stroj a vzadu dva asynchronní. Důvodem je nejspíš tepelná odolnost při opakovaných extrémních zátěžích, kterou asynchron zvládá lépe.
Proč na tom záleží
U spalovacího auta nikdo neřeší, jestli benzínový čtyřválec pohání přední nebo zadní kola, principiálně je to pořád ten samý stroj. U elektromobilu se ale počítá každá kilowatthodina a křivka účinnosti motoru má v různých režimech opravdu jiný tvar.
Když má auto dva pohony, je škoda tlačit je oba do stejné role. Vzadu efektivní synchronní motor, vpředu robustní asynchron. Spojením dvou rozdílných filozofií vzniká auto, jehož reálný dojezd je blíž tomu papírovému, než kdyby motory byly stejné. A to je v branži, kde se každý procentní bod počítá, velmi solidní výsledek.
Zdroj médií: Depositphotos.