Регистрация Войти
Вопрос

Есть ли преимущество в использовании двух двигателей меньшего размера на задней оси автомобиля Tesla?

Давайте проясним: я говорю о модели с задним приводом.



После того как я задал вопрос https://mechanics.stackexchange.com/questions/15342/number-of-motors-rwd-tesla , выяснилось, что на задней оси Tesla установлен только один мотор.



Я искал информацию в интернете, но так и не понял, есть ли в центре механический дифференциал или распределение разной скорости между колёсами осуществляется программно. Вся информация, которую я нашёл, основана на предположениях.



Теперь представьте, что вместо одного двигателя используются два двигателя меньшего размера: один для левого колеса, другой для правого. При этом двигатели вращаются не вокруг центра оси, а в левой и правой крайних точках. А дифференциал управляется электроникой.



Я вижу несколько недостатков в таком подходе: необходимость в двух отдельных коробках передач/сцеплениях и в электронике для раздельного управления двумя двигателями.



Но есть ли в этом преимущества?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/15369/is-there-an-advantage-using-2-smaller-motors-on-tesla-cars-rear-axle
1
+ Читать

16 Комментариев

  1. У упомянутого серийного автомобиля нет явных преимуществ. Не учитывается весь процесс производства автомобиля. Представьте, что вам нужно собрать автомобиль с двумя двигателями вместо одного. Вам придётся собрать, обслуживать, диагностировать и заменять в два раза больше двигателей (и вспомогательного оборудования). Затем возникает проблема динамики движения. Без дифференциала вам придётся не только распределять крутящий момент, но и контролировать, какая его часть поступает на колесо.



    А вы задумывались о том, как крутящий момент влияет на поворот шасси? Чтобы избежать проблем с поворотом шасси в форме кренделя, двигатели автомобиля должны вращаться в противоположных направлениях. Вращение двигателей в противоположных направлениях означает, что в программном и аппаратном обеспечении должна быть предусмотрена абсолютная ясность. Представьте, что механик неправильно подключил двигатели или что в программном обеспечении возникла ошибка, из-за которой оба двигателя внезапно начали вращаться в одном направлении. Это увеличивает сложность и стоимость без видимого улучшения производительности.



    Явного преимущества в производительности по сравнению с одним или двумя (или более) двигателями нет. Нельзя сказать, что добавление новых двигателей линейно увеличивает производительность автомобиля. В 60-х годах, когда проводились эксперименты с несколькими двигателями, в дрэг-рейсинге было много участников. Почитайте об этом. Вы увидите, что единственная причина, по которой они использовали несколько двигателей, — это увеличение мощности. В упомянутом случае с Tesla это не так важно. У автомобиля уже достаточно мощный двигатель.



    Отвечаю на ваш вопрос: нет, никаких преимуществ нет. Есть множество недостатков, которые влияют не только на комплектацию автомобилей, но и на всю логистическую цепочку.

  1. Я могу назвать несколько преимуществ наличия двух независимых двигателей, по одному на каждое колесо:




    • дифференциал/коробка передач не нужны



      Современные технологии позволяют устанавливать электродвигатели непосредственно на колесо, поэтому конфигурация с двумя двигателями устраняет необходимость в механическом дифференциале или коробке передач.



      Чем меньше компонентов, тем ниже производственные затраты, поэтому Tesla стоит рассмотреть эту конфигурацию, которая, скорее всего, потребует дополнительных затрат на управление и дополнительный двигатель.


    • упаковка — освобождается больше места на полу



      Без дифференциала/коробки передач две оси могут стать намного меньше, что позволит увеличить пространство в салоне и багажнике.


    • независимое управление — векторизация крутящего момента



      Конечно, системы управления будут более сложными, но механические ограничения дифференциала больше не будут действовать, а это значит, что на каждое колесо будет передаваться нужное количество крутящего момента независимо от другого. Благодаря этому автомобиль будет проходить крутые повороты гораздо лучше, чем заднеприводный с механическим дифференциалом.


    • более эффективная передача мощности на колёса



      В центре нет коробки передач или дифференциала, а значит, нет и паразитных механических потерь. Это означает, что на колёса поступает больше мощности.
  1. Вопрос допускает двоякое толкование. Вы упомянули надёжность. Я этого не учёл. Я бы сказал, что это будет менее надёжно из-за большего количества точек отказа. Можем ли мы закрыть этот вопрос? Он сводит меня с ума. :)
  1. Это интересно. Компания Tesla выпустила автомобиль с двумя двигателями, но это двигатель на ось, а не на сторону. teslamotors.com/blog/dual-motor-model-s-and-autopilot
  1. @NickC — как указано на странице, на которую Zaid дал ссылку, в большинстве транспортных средств с двигателем и колёсами двигатель расположен в том, что мы называем «ступицей», так что предположение Zaid гораздо точнее, чем я думал. Я не уверен, но, возможно, в Chevy Volt так и есть (если мне не изменяет память).
  1. Я не уверен, что понимаю логику, согласно которой из-за наличия двух двигателей или дополнительных деталей может произойти сбой в цепочке поставок. Это слишком абстрактно. Я полагаю, что это увеличивает нагрузку на цепочку поставок, но не гарантирует сбоя. Кроме того, я рассматриваю этот вопрос с точки зрения плюсов и минусов с точки зрения производительности, надёжности и т. д., а не с точки зрения производства.
  1. Я думаю, что мы упускаем из виду то, о чём я говорил в контексте логистической цепочки. Вопрос касается серийного автомобиля. Не прототипа. Я учитываю преимущества в плане эффективности, а также влияние на цепочку поставок и стоимость. Если бы речь шла о прототипе автомобиля, который не должен соответствовать срокам и нормам, мы могли бы подробнее остановиться на эффективности. Может быть, автору вопроса стоит сформулировать его без этих подробностей?
  1. Я думаю, что отказ от гидротрансформатора даёт явное преимущество. Если бы у вас не было дифференциала, потери мощности были бы меньше, а двигатели можно было бы контролировать независимо друг от друга. Независимое управление в этом аспекте снижает сложность. Я не уверен, что на этот вопрос есть однозначный ответ, поскольку возможны разные точки зрения. Компонент, предотвращающий скручивание шасси, просто укрепляет определённые точки, в которых может возникнуть скручивание, но, в конце концов, приложите к нему любую силу, и она не превысит коэффициент сцепления между дорогой и шинами.
  1. @Paulster2 Я бы также предположил, что два двигателя будут меньше по диаметру, чем один двигатель, которому требуется достаточный крутящий момент для вращения обоих колёс, поэтому их будет проще разместить под полом.
  1. @Paulster2, оказывается, есть довольно хорошая страница в Википедии.
  1. Я согласен со всеми вашими утверждениями, кроме одного... Я не понимаю, как два двигателя сами по себе могут освободить место на полу. Теперь у вас два двигателя, два преобразователя питания, два всего, что нужно для работы (кроме дополнительных аккумуляторов). Это можно было бы частично компенсировать отсутствием дифференциала, но я думаю, что в целом вы будете занимать больше места, чем сэкономите. Впрочем, это вопрос интерпретации и личного мнения.
  1. Судя по youtube.com/watch?v=M9rndjtiE6E, в Rimac используются четыре разных двигателя, по одному на каждое колесо, а дифференциальная логика, по-видимому, управляется электронным вектором крутящего момента.
  1. Мне интересно, есть ли в Model S многоступенчатая коробка передач и сцепление? По сравнению с двигателями внутреннего сгорания, электродвигатели способны вырабатывать мощность/крутящий момент в гораздо более широком диапазоне, что должно устранять необходимость в коробке передач (кроме одноступенчатой).
  1. Я полагаю, что в Tesla Model S используется открытый дифференциал. Вероятно, в ней используется какая-то стратегия контроля тяги, которая позволяет управлять тягой за счёт индивидуального торможения проскальзывающего колеса для блокировки дифференциала и контроля общей мощности двигателя. Отдельные двигатели — векторизация крутящего момента? Однако даже векторизация крутящего момента может быть реализована с помощью текущей настройки (по аналогии с реализацией системы контроля тяги), хотя я не думаю, что она реализована в настоящее время.
  1. У Tesla нет многоступенчатой коробки передач, у неё только одна фиксированная передача. Я не знаю, как она распределяет мощность. У электрического Mercedes SLS AMG есть 4 отдельных двигателя, которые напрямую приводят в движение каждое колесо, что даёт некоторые преимущества при езде по треку (и, я полагаю, по бездорожью, но это не внедорожник), но это требует больших дополнительных усилий, когда они не нужны.
  1. Одним из основных требований к современному автомобилю является возможность раздельного распределения мощности на ведущие колеса. Существующие механические дифференциалы надежны, их можно блокировать или разблокировать, использовать систему контроля тяги и т. д. Я думаю, что наличие отдельных двигателей для каждого колеса открыло бы множество возможностей, особенно для внедорожников, но это более радикальный отход от нормы. Двигатели пришлось бы разместить по бокам автомобиля, что могло бы быть неудобно.
Вы уже ответили на этот вопрос