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


Hace más de 120 años un joven llamado Ferdinand Porsche desarrolló sus primeros vehículos eléctricos con motores situados en los cubos de las ruedas, que suponían toda una novedad a nivel mundial. Las posibilidades de la movilidad eléctrica espoleaban su ambición deportiva. Su coche de carreras con cuatro motores eléctricos situados 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 sencillos motores de corriente continua de entonces, hace tiempo que fueron sustituidos por máquinas altamente sofisticadas.

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

Por un lado, están los imanes permanentes, que se basan en el efecto de las partículas elementales. Por otra parte, 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, en función del diseño del motor, también los imanes permanentes, están dispuestos en dos componentes.

La parte fija se llama estátor, la parte giratoria es el rotor. La conexión y desconexión sucesiva de la tensión eléctrica crea fuerzas de atracción y repulsión 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 que se utiliza normalmente, el motor PSM ofrece un mayor rendimiento continuo porque se sobrecalienta con menos facilidad y, por tanto, no tiene que regularse a la baja.

El PSM de Porsche se alimenta y controla mediante una electrónica de potencia con corriente alterna trifásica: mediante la frecuencia de esta tensión alterna, con la que fluctúa de menos a más en torno al punto cero, se determinan las revoluciones del motor.

El inversor de impulsos ajusta la frecuencia del campo giratorio en el estátor de los motores del Taycan y regula así 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 mediante un fuerte campo magnético direccional.

Los imanes permanentes también permiten una recuperación de energía muy alta durante el frenado. En retención, el motor eléctrico pasa al modo regenerativo y permite que los imanes induzcan tensión y corriente en el bobinado del estátor. La capacidad de recuperación del motor eléctrico de Porsche es más elevada que en los de la competencia.

El bobinado en horquilla es la clave

La característica que define a Porsche en su manera de fabricar, se refleja en una particularidad de los motores del Taycan: el bobinado en horquilla. En él, las bobinas del estátor están formadas por alambres cuya sección no es cilíndrica, sino rectangular. Y, a diferencia de los procedimientos tradicionales, que toman el alambre de cobre de una bobina sin fin, la tecnología de horquilla emplea un proceso de montaje basado en la conformación.

Esto quiere decir que el alambre de cobre de corte rectangular se divide en secciones individuales y se dobla en forma de “U». Cada una de esas «horquillas» resultantes tiene una superficie rectangular y actúa como una grapa que apoya en la siguiente (se sueldan mediante láser). Es precisamente ahí donde reside la gran ventaja de este sistema de bobinado, pues permite introducir más cantidad de cobre en el estátor.

Mientras los procedimientos de bobinado convencionales presentan un factor de relleno de cobre de aproximadamente el 50%, la tecnología empleada por Porsche ronda el 70%. Eso permite aumentar las cifras de potencia y par motor en el mismo espacio de montaje.

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

No obstante, al igual que en un motor de combustión interna, las pérdidas se convierten en calor que es preciso disipar. Por eso, los motores llevan una camisa de agua de refrigeración.

Inversor con modulación del pulso

Para controlar con precisión un motor síncrono de excitación permanente, la electrónica de potencia necesita conocer la posición angular exacta del rotor. Es aquí donde entra en juego el dispositivo conocido como «resolver«.

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

Eso hace que en las bobinas receptoras se induzca una tensión cuya posición se ajusta en base a la posición del rotor. A partir de esta información, el sistema de control puede calcular la posición angular exacta del rotor.

Aquí, en el llamado inversor con modulación del pulso, es donde se concentra el saber 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 el momento, ningún fabricante había conseguido convertir un nivel de tensión de 800 voltios. Porsche ha sido el primero. Inicialmente concebida para un coche de carreras, el Porsche 919 Hybrid, esta tensión que ahora se aplica a la fabricación en serie consigue reducir el peso y el espacio de montaje, además de acortar los tiempos de carga. Los motores eléctricos alcanzan hasta 16.000 revoluciones por minuto.

A fin de aprovechar de manera óptima este régimen de giro y lograr la combinación de dinamismo, eficiencia y prestaciones que caracterizan a Porsche, los motores delantero y trasero tienen, cada uno, su propia transmisión.

El Taycan es el primer deportivo eléctrico que tiene en el eje trasero una caja de cambios de dos marchas, de las cuales, la primera es muy corta. En el eje delantero, la fuerza es transmitida a las ruedas por un engranaje planetario de una sola marcha.

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

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

Tecnología de vanguardia que cuida hasta el más mínimo detalle: así mantiene Porsche su espíritu innovador en la era de la movilidad eléctrica.

Pruebas FCE del Porsche Taycan:

Fuente | Christophorus

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38 comentarios en «Descubrimos los secretos de los motores eléctricos del Porsche Taycan, capaces de entregar 12.000 Nm a sus cuatro ruedas»

  1. Hace 100 años cuando empezaron los coches eléctricos ya habia rascacielos .
    Los rascacielos siguen pero los coches eléctricos fracasaron . Esperemos que los de ahora no les pase lo mismo, por las baterías.

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    • Manu, los motores eléctricos no fracasaron, fueron boicoteados y ninguneados por la industria del petróleo incipiente y sus interesados.

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      • No mermadon, no te engañes, no hubo sabotajes de ningún tipo, la industria del petróleo no tenía poder en aquella época. La razón es mucho más simple, los coches de combustión eran más prácticos en aquella época, las baterías eran enormes, se cargaban extremadamente lento y la autonomía era realmente baja.

        Hasta que la química de las baterías no ha mejorado no ha sido posible el ir hacer coches eléctricos.

        Sobre el documental que suele mencionarse de quien mató al coche eléctrico, la realidad es que solo cuenta una versión tergiversada de lo que ocurrió, la realidad fue diferente, el coche nació como un coche que se vieron forzados a hacer, el desmantelarlos fue simplemente debido a que mantenerlos funcionando salía extremadamente caro, las baterías eran malas y tenían poca autonomía… no era un producto comercialmente viable, como tampoco lo fueron los muchos eléctricos que salieron en los 70 y 80 (que salieron y de todas las marcas), no ha sido hasta que han llegado las baterías de litio, con una mayor velocidad de carga, sin efecto memoria, mayor densidad y costes más ajustados que es cuando se ha podido avanzar con el eléctrico.

        Ahora, gracias a que por fin, 100 años después de los primeros eléctricos, las baterías ya si son competitivas, el coche eléctrico está para quedarse. Cualquier intento anterior estaba destinado a fallar, sin baterías no era posible y las baterías no se han podido desarrollar hasta ahora en gran parte debido a la complejidad de las quiímicas, los métodos de fabricación requeridos y la mayor potencia de computación necesaria para investigar los compuestos.

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        • Y te olvidas de un detalle importante.
          Hace más de 100 años, en los albores de la energía electrica y los coches eléctricos, cada quien producia su voltaje y frecuancia, teniendo cada central la suya.
          Eso demir a cualquier lado y enchufar, no era tan sencillo.
          Los enchufes eran artesanales, y cada artesano tenía el diseño que queria.
          Se daba el caso de ir a un hotel, y que no pudieras enchufar nada… Y si lo enchufabas podía no funcionar o quemarse….

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        • No. el Ev1 tenía una autonomía razonable, el mismo mantenimiento que un coche eléctrico actual (muy poco) y sobre todo, tenía mercado. La gente lo quería.
          La razón de la prematura, acelerada y secreta muerte de ese coche, es que, por primera vez, había mercado. Había alternativa a los coches de combustión. Y GM consideró que había que parar esa tendencia.
          Los clientes que salen llorando en el documental estarían más que dispuestos a seguir pagando por el coche. Algunos de esos clientes, como comprenderás, podrían pagar inmensas cantidades por él. La empresa se vio amenazada en su principal negocio y se cargó el coche.
          Tesla durante mucho tiempo sufrió ataques desesperados (lo sigue haciendo) por que demuestra que un coche eléctrico atractivo es posible. Ahora, ya pocos defienden un futuro no eléctrico pero durante mucho tiempo la idea era cargarse a esa empresa que cometió el peor delito: innovar en un mercado estancado.

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    • Y antes de los rascacielos había barcos de carga entre continentes….
      ¿Tiene algún sentido la comparación?
      También había trenes antes que los rascacielos, y se transformaron en eléctricos….
      Por cierto, a los rascacielos les pasó algo muy parecido que a los coches eléctricos.
      Gracias al desarrollo de los motores electricos, se pudieron hacer los rascacielos. ¿Te suena el ascensor?
      Y con los coches pasó lo mismo, si no fuera por el motor de arranque, hubieran seguido con los coches eléctricos….

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    • Y otra cosa, los motores eléctricos siguieron su desarrollo.
      En todas las industrias se aplicaron, en todos los ámbitos.
      En realidad estás rodeados de decenas de motores electricos y no te das cuenta.

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      • Todos tenemos algo de razón, pero si la humanidad moderna tuviera que escoger entre combustión o electricidad hubiera cogido electricidad, no me cabe duda.
        No se llego a ese extremo y por eso tenemos ambos, pero se está corrigiendo el haber apostado demasiado a un caballo más lento y peor.

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        • Pero es que hace 100 años, no era práctico escoger los coches eléctricos.
          No cómo único medio de transporte.
          Desgraciadamente.

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  2. Los motores IPMsynRM son la bomba en eficiencia .
    La vanguardia creo.
    No es más eficiente el que más regenera, sino el que menos gasta .

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    • Pero no todo en la vida es la eficiencia.
      Porque si así fuera, los coches tendrían ruedas más estrechas, carenadas (En la carrocería, feo, pero eficiente), no tendría 400 cv, que no son necesarios (Te obliga a tener una suspensión más pesada, unos frenos más grandes, mayor refrigeración, mayores refuerzos en las estructuras, una electrónica de potencia mayor, unas baterías más grandes, para gestionar la energía necesaria, mayor refrigeración…)
      Todo eso es peso que te quita eficiencia.
      Y si eres Porsche, y haces una berlina deportiva, debe hacer honor a su nombre, y no te interesa si el motor es un 3 o 4% más eficiente…..

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      • No todo es eficiencia…..pero tampoco encuentro un coche así en el mercado. Un coche como el Dodge Intrepid ESX (1995), personalmente me parece una preciosidad y lo habría comprado sin pensar de haber tenido la oportunidad.

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        • Antes de que entren los thol : lo habría comprado si no fuera un prototipo y no costase 90.000 dólares. A un precio más «normal» (el Intrepid normal estaba por los 20.000), sería una apuesta muy interesante.

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      • Realmente es todo el peso del tren de potencia el que tienen que reducir.

        170 kg el tren de potencia trasero, lo que da 2,6 CV/kg. La caja de cambios de 2 velocidades incrementa el peso.

        Model 3 -> 3,1 CV/kg
        Model S -> 3,2 CV/kg
        Lucid Air -> 9,1 CV/kg

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  3. Hombre!!!! No se trata solo de fabricar un vehículo que te lleve de A a B con seguridad y en un tiempo razonable, también hay que disfrutar en el trayecto y esto te lo da la potencia y un buen par motor. Y digo disfrutar y no correr, la sensación de dominio te lo dan esos dos atributos, claro que…. te tiene que gustar conducir, en caso contrario cualquier artilugio vale para llegar a B.

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    • Hombre!!! Depende.
      Si por esa diversión tengo que pagar €5.000 de más, pues yo no los pago.
      Para divertirme miro una peli de los Hermanos Marx….
      Se terminará ofreciendo de todo, desde coches que te lleven, con seguridad, de A hasta B, y serán más económicos, hasta coches donde puedas «divertirte» o tirandote pedos en el asiento, haciendo carreras de 400 mts, acostandote a dormir, o lo que sea.

      Igualito que ahora, que la gran mayoría de coches que se venden son las versiones normales…y más baratas….

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  4. Y Porsche declaró hace unos meses que ya tienen desarrollada tecnología más avanzada que la presentada en el Taycan, por lo que espero con mucho interés a sus modelos por venir.

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  5. No sólo la batería era el problema antes, también lo era el motor porque antes se hacían de corriente continua y estos son más caros de fabricar y menos eficientes que los de alterna además de que son más difícil variar su velocidad, todo eso se solucionó con los motores de alterna pero para eso hay que agregarle el inversor que invierte la continua de la batería a alterna trifásica y eso antes era difícil con la tecnología que había en aquel entonces

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  6. Pues 10 años que lleva el leaf en el mercado y sólo ha pasado de 200 a 400 kms. Su precio de usado ha bajado 6 veces y su autonomía que le queda son 70 kms.
    El futuro no es eléctrico , los motores eléctricos emiten radiaciones electromagnéticas que …..también contaminan….
    Y los ascensores no funcionan con baterías como los coches Obsoletos eléctricos….motores, inversores, baterías, cargadores, puntos de carga, todo puede fallar…y nada es compatible con nada si hay que reparar, cambiar.

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    • me das una idea para proyecto integrador, ¿la emision de radiación electromagnética de un coche electrico es considerablemente alta como para afecta la salud a niveles superiores de un celular en el pantalón de una persona? yo me aventuraría a decir que no porque la energia no fluye hasta que la usas y que los materiales aislantes que emplean las carcazas de baterías y unidades de potencia son lo suficiente como para no afectar las salud mas que la constante búsqueda de señales de radio que realiza un smartphone.

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      • Son radiaciones no ionizantes… no afectan nada a la salud. Quien diga lo contrario es como un antivacunas o un terraplanista.

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    • Vale , yo me encierro unas horas en el garaje con mi leaf en marcha y tu hazlo con un TDI u otro térmico , a ver quien sale más sanito.
      El futuro es y debe ser eléctrico , que deben mejorar las baterías o lo que sea , lo acepto y en ello se está , en el futuro no se sabe a donde llegarán y cuales serán los mejores métodos de almacenamiento , pero tanto para la movilidad como para desarrollar y expandir más las energías renovables , para producir electricidad limpia de verdad , serán necesarios esos métodos de almacenamiento y sumar todas las distintas renovables posibles. Lo que no se puede hacer es seguir quemando petróleo y dentro de las posibilidades de cada uno y en conciencia actuar.
      Ya se que para alguien que vive en un piso , sin garaje , etc , ahora es complicado dejar de usar un térmico e instalar fotovoltaica ( al menos pásate a una comercializadora verde) , a mi me molesta más quién puede económicamente y vive en una casa , con enchufe disponible en su garaje propio y m2 en el tejado para instalar fotovoltaica , que no de el paso para mejorar el planeta. Aunque no nos engañemos con el tema de salvar el planeta , al planeta le da bastante igual lo que hagamos , por peores cosas a pasado para que una plaga de egoístas seres «humanos» y un calientamiento le vayan a perturbar algo. Los que nos tenemos que salvar somos nosotros , como especie egoista que somos eso debería alentarnos a mejorar.

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  7. Si, las radiaciones electromagneticas de las torres de alta tensión son cancerígenas.
    Lo mismo que las antenas y el wifi 5g que traerán.
    El coche electrico tb que son 800 v, y hay gente que le afectará.
    Todo tiene su lado oscuro, el coche eléctrico no es tan limpio, como lo quieren vender.
    Y ojala no falle nada que como te den 800 v en el cuerpo…

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    • ¿Tienes una leve, pero leve idea de lo que son «las radiaciones»?
      ¿Sabes cuál es la frecuencia que usa el 5G?
      ¿Sabes porqué hemos tenido que volver a cambiar la sintonía de las televisiones?
      ¿Sabes que las radiaciones, afectan o no afectan, no es que «afectan a ciertas personas»?…. No es una alergia.

      Y si, el coche eléctrico contamina, como todo en esta vida.
      Tú y yo contaminamos por el mero hecho de existir.
      El tema es ver la contaminación que genera un coche ICE ynuno EV, porque hay que empezar a limitar la contaminación en todos los hambitos posibles.
      Y en este es uno de los pocos que podemos hacer algo directamente.

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      • El tema del hecho de existir me lo había dejado en la respuesta de antes , no digo yo que nos hagamos monjes pero hay que usar más Durex , que esto ya empieza a parecer el camarote de los hermanos Marx.

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