Descubrimos los secretos de los motores eléctricos del Porsche Taycan, capaces de entregar 12.000 Nm a sus cuatro ruedas | forococheselectricos

Descubrimos los secretos de los motores eléctricos del Porsche Taycan, capaces de entregar 12.000 Nm a sus cuatro ruedas | forococheselectricos

Hace más de 120 años, un joven llamado Ferdinand Porsche desarrolló sus primeros vehículos eléctricos con motores ubicados en los cubos de las ruedas, que fueron una primicia mundial. Las posibilidades de la movilidad eléctrica estimularon su ambición deportiva. Su automóvil de carreras con cuatro motores eléctricos ubicados en las ruedas se convirtió en el primer automóvil con tracción total del mundo.

Pero no todos los tipos de motores eléctricos son adecuados para propulsar vehículos. Los simples motores de corriente continua de la época fueron reemplazados hace mucho tiempo por máquinas altamente sofisticadas.

Sin embargo, el principio físico fundamental sigue siendo el mismo: el magnetismo. Un imán siempre consta de un polo norte y un polo sur. Los polos diferentes se atraen y los polos iguales se repelen.

Por un lado, están los imanes permanentes, que se basan en el efecto de partículas elementales. Por otro lado, los campos magnéticos también se crean cuando se mueve una carga eléctrica.

Para amplificar el electromagnetismo, el conductor de corriente de un motor eléctrico está dispuesto para formar una bobina. Los electroimanes y, según el diseño del motor, también los imanes permanentes, están dispuestos en dos componentes.

La parte fija se llama estator, la parte giratoria es el rotor. La sucesiva conexión y desconexión de la tensión eléctrica crea fuerzas atractivas y repulsivas que generan el movimiento de rotación del rotor.

PSM en lugar de ASM

Porsche confía en el motor síncrono de imanes permanentes (PSM). En comparación con el motor asíncrono (ASM) más rentable y de uso común, el motor PSM ofrece un rendimiento continuo más alto porque se sobrecalienta con menos facilidad y, por lo tanto, no tiene que regularse a la baja.

El Porsche PSM es alimentado y controlado por una electrónica de potencia de corriente alterna trifásica: la frecuencia de esta tensión alterna, con la que fluctúa de menos a más alrededor del punto cero, determina el régimen del motor.

El inversor de pulsos ajusta la frecuencia del campo giratorio en el estator de los motores Taycan y así regula la velocidad del rotor. El rotor tiene imanes permanentes de alta calidad con aleaciones de neodimio-hierro-boro, que se magnetizan permanentemente en el proceso de fabricación por un fuerte campo magnético direccional.

Los imanes permanentes también permiten una recuperación de energía muy alta durante el frenado. En espera, el motor eléctrico entra en modo regenerativo y permite que los imanes induzcan voltaje y corriente en el devanado del estator. La resistencia del motor eléctrico Porsche es superior a la de la competencia.

El enrollamiento de horquilla es la clave

La característica que define a Porsche en su forma de fabricación se refleja en una peculiaridad de los motores del Taycan: el bobinado en horquilla. En él, las bobinas del estator están formadas por hilos cuya sección no es cilíndrica, sino rectangular. Y, a diferencia de los procedimientos tradicionales, que toman alambre de cobre de una bobina sin fin, la tecnología de horquilla emplea un proceso de ensamblaje basado en formas.

Esto significa que el alambre de cobre de corte rectangular se divide en secciones individuales y se dobla en forma de «U». Cada una de estas «horquillas» resultantes tiene una superficie rectangular y actúa como una grapa que descansa sobre la siguiente (están soldadas con láser). Aquí es precisamente donde radica la gran ventaja de este sistema de bobinado, ya que permite introducir más cobre en el estator.

Mientras que los procesos de bobinado convencionales tienen un factor de llenado de cobre de aproximadamente el 50%, la tecnología utilizada por Porsche es de alrededor del 70%. Esto permite aumentar las cifras de potencia y par en el mismo espacio de montaje.

Otra ventaja importante es que el contacto homogéneo del cobre mejora la transmisión de calor y permite un enfriamiento más eficiente. Los motores eléctricos convierten más del 90% de la energía en propulsión.

Sin embargo, como en un motor de combustión interna, las pérdidas se convierten en calor que debe disiparse. Por este motivo, los motores están equipados con una camisa de agua de refrigeración.

Inversor con modulación de pulsos

Para controlar con precisión un motor síncrono excitado permanentemente, la electrónica de potencia necesita conocer la posición angular exacta del rotor. Aquí es donde entra en juego el dispositivo conocido como «resolución».

Este elemento está compuesto por un rotor de metal conductor, una bobina de plomo y dos bobinas receptoras. La bobina de plomo genera un campo magnético que se transmite a las bobinas del receptor a través de un codificador.

Esto provoca que se induzca un voltaje en las bobinas receptoras, cuya posición se ajusta en función de la posición del rotor. A partir de esta información, el sistema de control puede calcular la posición angular exacta del rotor.

Aquí, en el denominado inversor de modulación de pulsos, es donde se concentra el saber hacer y la experiencia de Porsche. Este elemento se encarga de convertir la corriente continua de la batería (800 voltios) en corriente alterna y de suministrar esta corriente a los dos motores eléctricos.

Hasta ahora, ningún fabricante había logrado convertir un nivel de voltaje de 800 voltios. Porsche fue el primero. Concebido originalmente para un automóvil de carreras, el Porsche 919 Hybrid, este énfasis que ahora se aplica a la producción en serie logra reducir el peso y el espacio de montaje, así como acortar los tiempos de carga. Los motores eléctricos alcanzan hasta 16.000 revoluciones por minuto.

Para aprovechar al máximo esta velocidad y lograr la combinación de dinamismo, eficiencia y rendimiento que caracteriza a Porsche, los motores delantero y trasero tienen cada uno su propia transmisión.

El Taycan es el primer automóvil deportivo eléctrico que tiene una caja de cambios de dos velocidades en el eje trasero, de las cuales la primera es muy corta. En el eje delantero, la fuerza se transmite a las ruedas mediante un engranaje planetario de una sola velocidad.

Con esta combinación mecánica, el Taycan Turbo S genera una fuerza realmente increíble. En el eje delantero, la transmisión de relación única multiplica los 440 Nm de par máximo del motor a unos 3.000 Nm en las ruedas.

En el eje trasero, la primera marcha convierte 610 Nm en aproximadamente 9.000 Nm en las ruedas. La segunda marcha sirve para asegurar la eficiencia a alta velocidad.

Tecnología de vanguardia que se preocupa por el más mínimo detalle: así es como Porsche mantiene su espíritu innovador en la era de la movilidad eléctrica.

Pruebas del Porsche Taycan FCE:

Fuente | Christophorus

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