¿Cómo funciona el motor eléctrico de un Tesla?
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Tesla se ha consagrado como la marca más avanzada e interesante en el mercado de coches de nueva generación. Ya no sólo porque han sabido dar un paso más allá en el sector de la automoción, sino porque gracias a sus distintas particularidades lo hacen un coche distinto a cualquiera. Una buena muestra de ello tiene que ver con su motor eléctrico por el que Tesla guarda muchos y buenos secretos.
Cuando hablamos de Tesla lo hacemos con la que es la compañía de automóviles que está sacudiendo el mercado automotor en la actualidad. En esas, Tesla, y lo hace de la mano del todopoderoso e ingenioso Elon Musk, un filántropo multimillonario que está cambiando la tecnología y el transporte para hacer del mundo un lugar mejor. No tenemos certeza de que pueda ser capaz de cambiar el mundo, pero sí de que lo está haciendo con esta firma de vehículos que presenta, entre sus grandes tecnologías, un motor eléctrico muy distintivo.
El motor eléctrico de Tesla, el más avanzado
Así, una de las grandes intrigas para los que son los amantes del motor es cómo es y cómo funciona el motor eléctrico de Tesla. Unas preguntas que cada vez cobran más interés puesto que la marca no deja de evolucionar y crecer a pasos agigantados. Tanto, que con modelos como el Tesla S o el Model 3 ha dejado en fuera de juego a marcas como Toyota, hasta hace unos años la líder de los coches de nueva generación.
De hecho, modelos como el S Plaid+ utilizan una tecnología que les permite lograr una autonomía suficiente para recorrer más de 800 kilómetros con una sola carga. Así, y mediante un cargador conectado al sistema de suministro de energía eléctrica local, se carga un paquete de baterías de 100 kWh. El conjunto de la batería del Tesla usa paquetes de Ion Litio, y puede ser cargado en 220 o 110 Voltios, dependiendo la fuente de corriente.
La gran baza de los coches de Elon Musk es que, con componentes y utilidades similares de un motor eléctrico frecuente en la competencia, han sabido adaptarlos a la máxima expresión para contar con avanzadas tecnologías que superan con creces a otras más históricas (su fundación es del 2003).
Sistemas principales que componen su motor eléctrico
Aunque, en su mayor parte, sean piezas y elementos que encontramos en el resto de motores eléctricos, los de Tesla se diferencian en que varían enormemente. Lo vimos con el youtuber ‘What’s Inside?’, donde nos hizo descubrir la parte más importante de estos coches eléctricos. En él, y bajo un encapsulado dentro de un gran cilindro de acero, se hallan tres aspectos fundamentales de los que son los motores eléctricos de un Tesla.
- El Sistema de Almacenamiento de Energía (ESS)
- Módulo de Electrónica de Potencia (PEM)
- Motor Eléctrico empalmado con la Transmisión.
Y es que, la teoría es prácticamente la misma que sucede en otras marcas. De hecho, el Tesla tiene un banco o paquete de baterías que se conoce como Sistema de Almacenamiento de Energía (ESS). Sin embargo, es en casos como Roadster o el Model 3 donde los cuales utilizan una batería que cuenta con 11 paquetes de 621 baterías de ion litio cada uno; esto para total de 6831 baterías.
Una de las características más interesantes que portan modelos como el Model 3 es su dispositivo de desconexión de alto voltaje. De ello dio parte otro investigador, Sandy Munro. El mismo explicó que, en vez de contar con un fusible de protección, es como si realizara una pequeña explosión controlada para desconectar toda la energía del vehículo. Además, y como elemento característico y propio de la marca, los imanes internos utilizados en el motor eléctrico de Tesla están bajo un montón de estrés de sus materiales, algo que, hasta el momento, no ha hecho ningún otro fabricante.
Modo de funcionamiento
Entre las innovaciones destacadas que se pueden observar dentro de un motor eléctrico Tesla resalta lo avanzado que resulta ser el dispositivo inversor/conversor que proporciona potencia al motor. Esto es el uso de carburo de silicio que utiliza en los circuitos integrados de este dispositivo.
Como resultado de esta tecnología e innovación que lo hace diferente, vemos que este material ayuda a generar muchísimo menos calor en el motor y logra que sea bastante más rápido que los motores eléctricos de Chevrolet y BMW. El carburo de silicio es lo último en tecnología en este sector y por el momento nadie salvo Tesla lo está usando en sus coches eléctricos.
Para su funcionamiento, tal y como muestra del vídeo que dejaremos a continuación, se rescata algo importante. Y es que, al abrir la unidad, lo que se observa son esos cilindros repletos de circuitos y placas. Esto es lo que vendría a ser el controlador del motor en el que se incluye el convertidor estático de potencia o inversor.
Esto nos lleva, directamente a la transmisión que se encuentra, de una única marcha, de piñón fijo y que también a veces llamamos reductora. Es lo que permite que las ruedas giren a una menor velocidad que las revoluciones del motor. Obviamente, como toda transmisión necesita ser refrigerada y lubricada, de ahí el refrigerante azul y el aceite que caen al abrir esa parte de la unidad motriz.
Motor
Inventados por el ingeniero mecánico, eléctrico y físico de origen serbocroata que da origen al nombre de la marca, Nikola Tesla, el motor eléctrico (o motores) que utilizan desde la firma son de corriente alterna. Entre sus ventajas más importantes, que es lo que han hecho porque sea una mecánica alejada del resto, damos con un escaso mantenimiento, bajo precio y gran fiabilidad.
Con de un rotor y un estator. El estator en un motor eléctrico es la parte fija, mientras que el rotor es el que se mueve mediante campos magnéticos, transformando así la energía eléctrica en mecánica.
Inversor
Para el correcto funcionamiento del motor, se cuenta con el inversor, un sistema capaz de transformar la corriente continua procedente de las baterías en corriente alterna trifásica. Este, es su lugar, varía la amplitud y la frecuencia para obtener las características deseadas por el motor en cada momento.
Al respecto, en los últimos años, la firma logró un avance nunca antes visto que lo hace como una de las características más sobresalientes. No es otro que elevar la eficiencia de sus motores con el que es inversor de carburo de silicio, por el cual los motores alcanzan una actividad de hasta el 97%, y con el que también se ha visto una reducción el peso y un abaratamiento de los costes de producción.
Caja de conexiones de alto voltaje
Esta es la encargada de la distribución de la energía entre todos los elementos que forman el sistema de alta tensión del coche. En su lugar, es la que permite que la corriente fluya entre la batería de alto voltaje, el inversor, el convertidor DC-DC y el puerto de carga.
La caja de conexiones, también reconocida com HVJB, contiene los relés de carga rápida, que están controlados por el cargador maestro, y que se cierran para crear un enlace directo entre el puerto de carga y el supercargador. Los relés, normalmente, están abiertos y solo se cierran cuando se verifique el protocolo de seguridad.
Frenos regenerativos
Con los coches eléctricos, gracias a sus motores, podemos utilizar las fuerzas magnéticas del motor para frenar el coche, recuperando además parte de la energía que se pierde en el frenado. Gracias a esto, han sido marcas como la de Tesla las que han decidido apostar por la conducción a un solo pedal.
El sistema de frenos regenerativo consiste en la facultad que tiene el motor de aprovechar la inercia en el frenado del coche. Será entonces cuando, a través del PEM o los mencionados inversores, esta energía sea devuelta al paquete de baterías. En un freno regenerativo en su lugar se utiliza un generador eléctrico, que no es más que un motor eléctrico realizando su función a la inversa, para absorber la energía cinética del vehículo transformándola en energía eléctrica.
Batería
Otro de los elementos propios de la marca son la gran tecnología con la que hacen funcionar y portar las que son sus baterías, clave en cualquier coche de nueva generación. Con todo, y dentro del motor eléctrico de Tesla, se halla la que es la unidad de almacenamiento de energía más grande de todo el segmento.
La batería más popular suministrada por Tesla contiene 7.104 celdas 18650 en 16 módulos de 444 celdas cada uno, capaces de almacenar hasta 85 kWh de energía. En 2015, y aliados con Panasonic, los japoneses modificaron el diseño del ánodo, aumentando la capacidad de la celda en aproximadamente un 6%, permitiendo que los paquetes de batería almacenaran hasta 90 kWh de energía.
Después, los ingenieros de Tesla reconfiguraron las partes internas del paquete de baterías PARA mejorar aún más la eficiencia de la celda y reducir los costos. construyó la fábrica Gigafactory que produce un diseño de celda llamado «2170», porque tiene 21 mm de diámetro y 70 mm de altura. Esta batería fue utilizada inicialmente en el producto de almacenamiento doméstico Tesla Powerwall, y en el Powerpack, y después fue aplicada en el Model 3. El diseño 2170 es un 46% más grande en volumen que el 18650 y entre 10% y 15% más eficiente.
