¿Por qué los coches eléctricos ganan carreras de resistencia pero pierden a máxima velocidad?

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Esperas en un semáforo en rojo. La locomotora diésel que está a mi lado hace chirriar su motor hacia la línea roja. Me estoy riendo. Estás sentado en un Tesla Model S. La luz se pone verde. Pisa el pedal. Cuando desapareces en el horizonte, el conductor del camión de gasolina mira por el espejo retrovisor. Ésta es una metáfora clásica. Pero resalta la verdadera verdad mecánica. Al principio, los coches eléctricos eran la corriente principal. Puede que no controlen el último kilómetro.

La diferencia no es mágica. Esto es física. Está en el sistema operativo.

快和快的区别

赛车迷知道其中的区别。 快是指加速。 这是从静止状态到特定速度(例如 0 到 60 英里/小时)的时间。 快是指最高速度。 这是汽车在直道上可以维持的最大速度。

电动汽车更快。 他们尚未证明自己在长距离上速度更快。

考虑一下发射。 电动机立即提供最大扭矩。 扭矩是旋转力。 这是推动汽车前进的动力。 燃气发动机需要时间来建立压力。 它需要加速。 它需要换档。

电动汽车中没有传统的变速器。 电机直接连接到车轮。 电力传输是即时的。 没有滞后。 没有变速。 加速是线性且残酷的。

燃气汽车具有更复杂的动力系统。 发动机将动力发送至变速器。 变速箱换档以使发动机保持在其功率范围内。 这个过程需要时间。 它会产生加速度差距。 还有能量损失。 燃气发动机大约 15% 的功率被浪费在传动系统部件上。 这称为传动系统损失.

Gana un sprint con una eficiencia de 0-60

Los caballos de fuerza pueden ser engañosos. Los coches de gasolina y eléctricos pueden tener la misma potencia. El uso de coches eléctricos está aumentando. ¿Por qué? Menos piezas móviles. Reduce la fricción. Es más eficiente.

Esta eficiencia significa velocidad en la salida.

Tomemos como ejemplo el Tesla Model S P100D 2017 con el modo Ludicrous actualizado. Tesla no ha publicado cifras oficiales de caballos de fuerza. En Road & Track, probamos nuestras bicicletas en un banco de pruebas. En tierra, su potencia era de 588 caballos. Esto es menor que la potencia del motor por razones de eficiencia, pero es importante para la aceleración.

Motor Trend probó el mismo coche. El tiempo de 0 a 60 fue de 2,275 segundos. En su momento, fue el coche de producción más rápido jamás probado. La aceleración es difícil. La gravedad es muy fuerte.

Pero aquí está el problema. Si Tesla compite con el Ferrari LaFerrari, el Porsche 918 y el McLaren P1, el superdeportivo acabará por alcanzarlo. Estos híbridos de gasolina tienen velocidades máximas más altas. Excelente rendimiento aerodinámico a altas velocidades. Sus motores pueden mantener una potencia de más de 150 millas por hora. Los motores de Tesla están llevados al límite. Esto no se aplica a los coches de gasolina.

Una época en la que el gas natural todavía era la corriente principal

Si no puedes permitirte un superdeportivo, considera el Dodge Challenger SRT Hellcat. Este es un auto musculoso. Hay mucho ruido. Esto es ineficaz. Es rápido en otro sentido.

El Hellcat tiene un motor V8 de 6,2 litros sobrealimentado. Produce 840 caballos de fuerza. 0-60 en 3,4 segundos. Es más lento que un Tesla. Sin embargo, tiene una velocidad máxima de 303 mph. El Tesla P100D tiene un pico más bajo. No puede mantener esta velocidad por mucho tiempo sin sobrecalentarse o alcanzar límites electrónicos.

Los motores de gasolina tienen un amplio rango de potencia. Puede girar a alta velocidad. Pueden mantener la velocidad. Los motores eléctricos tienen un excelente par instantáneo. Todavía tenemos que lograr una resistencia sostenible a alta velocidad en un paquete de este tamaño.

Los coches eléctricos ganan carreras de resistencia. Le gana a la luz. Gané las primeras 200 yardas. Pero los coches de gasolina, con sus complicadas cajas de cambios y sus rugientes motores, aún conservan la corona de la velocidad pura y sostenida. La conversación aún no ha terminado. Simplemente cambie de carril.

La aceleración es donde actualmente dominan los vehículos eléctricos (EV). Alcanzar sesenta millas por hora toma apenas unos segundos. Pero mantener ese rendimiento a altas velocidades revela un defecto fundamental en las actuales cajas de cambios de una sola velocidad de las que dependen la mayoría de los vehículos eléctricos. La industria se está dando cuenta del hecho de que el par de lanzamiento bruto no es suficiente.

Los ingenieros ahora están explorando transmisiones de vehículos eléctricos de múltiples velocidades.

Por qué los vehículos eléctricos necesitan engranajes

La falta de una transmisión tradicional mantiene las velocidades máximas artificialmente bajas. Un reductor de una sola velocidad funciona de maravilla para el torque a bajas revoluciones, pero tiene problemas con la eficiencia a velocidades de autopista. El motor tiene que girar increíblemente rápido para mantener el ritmo, lo que agota la batería y limita la velocidad máxima.

Una transmisión dedicada actúa como intermediaria. Gestiona la entrega de energía y protege el alcance de la batería. El objetivo es sencillo. Deje que el coche circule rápido durante largos períodos sin desperdiciar energía. Debería ser tan capaz a 100 mph como a 20 mph.

La autonomía de la batería es el santo grial. La mayoría de los vehículos eléctricos alcanzan un máximo de entre 250 y 310 millas. Una caja de cambios avanzada podría ampliar ese alcance. Mantiene el sistema simple. Interviene sólo cuando es necesario para optimizar la eficiencia a altas velocidades.

¿El arma secreta de Tesla?

Hay rumores de que Tesla está desarrollando una nueva transmisión eléctrica. ¿La evidencia? El tiempo proyectado de 1,9 segundos de 0 a 60 para el próximo Tesla Roadster. Ese tipo de aceleración sugiere un tren motriz más complejo que la configuración actual de una sola velocidad.

Hasta que eso suceda, el Model S Plaid mantiene la línea con su sprint de 2,3 segundos. Es rápido. Pero no es eficiente a gran velocidad.

El mito de la curva de par

Aquí está la verificación de la realidad técnica. Un motor eléctrico produce la misma cantidad de par independientemente de la velocidad. Los motores de gasolina tienen una curva de par. Alcanzaron una banda de potencia máxima.

La mayoría de las veces, un vehículo eléctrico no utiliza todo su par disponible. No es una limitación de la batería, sino del cambio. Así como un automóvil de gasolina no puede utilizar todos los caballos de fuerza que tiene, un vehículo eléctrico no puede utilizar todo su potencial de torque sin la ayuda mecánica adecuada.

Combustión interna versus eléctrica: la avería

El debate entre el gas y la electricidad a menudo pasa por alto los matices de los casos de uso.

¿Son los coches eléctricos mejores que los de gasolina?
En términos de sostenibilidad, sí. Pero los autos de gasolina todavía tienen la ventaja en potencia bruta y rango de kilometraje total.

¿Qué es mejor para el medio ambiente?
Los vehículos eléctricos producen menos emisiones de escape. Los motores de gasolina expulsan humo y dióxido de carbono. El impacto medioambiental de los vehículos eléctricos es positivo, suponiendo que la red no funcione exclusivamente con carbón.

¿Cuáles son las compensaciones?
Los vehículos eléctricos ofrecen costos operativos más bajos y cero emisiones locales. Carecen del rendimiento a alta velocidad y la flexibilidad de alcance de los motores de combustión interna tradicionales.

¿Por qué seguir con gasolina?
Los coches de gasolina funcionan mejor a altas velocidades sostenidas. Los motores son mecánicamente más sencillos de fabricar y mantener en algunos contextos. No requieren infraestructura de carga.

¿Es rentable un vehículo eléctrico?
Sí. Con el tiempo, el menor costo de la electricidad y el mantenimiento hace que la propiedad de los vehículos eléctricos sea más barata. El precio inicial suele ser más alto, pero los ahorros a largo plazo se acumulan.