VE facturés | L’ingénieur moteur de Tesla parle de la conception d’une machine à aimants permanents pour le modèle 3 – Louez la Tesla Modele 3 Long Range au tarif le moins cher du marché

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La plupart des véhicules électriques grand public des principaux constructeurs automobiles utilisent une forme de technologie de moteur de traction à aimant permanent, à deux exceptions près: le modèle S et le modèle X de Tesla utilisent tous deux la technologie de moteur à induction. Les forums d’ingénierie Internet regorgent d’arguments convaincants en faveur de l’utilisation des deux technologies dans les véhicules, ainsi que de nombreuses spéculations sur ce qui a conduit Tesla à privilégier les machines à induction dès le premier jour.

La meilleure explication que j’ai lue est basée sur des facteurs historiques. Selon de nombreux témoignages, si Tesla a commencé par développer un moteur à induction, c’est parce qu’elle a hérité de la conception de AC Propulsion. Le moteur à induction utilisé dans le Roadster avait en réalité des racines qui remontaient au moteur EV1 de GM, conçu par Alan Cocconi. Cocconi l'a basé sur les spécifications de moteur à induction AC existantes. Tesla a initialement acheté cette conception sous licence à AC Propulsion, la société de Cocconi. Cependant, Marc Tarpenning a déclaré plus tard que Tesla avait complètement repensé sa machine à induction «un an avant notre production, bien avant que nous ne soyons déjà dans les prototypes d'ingénierie». Beaucoup de choses ont changé depuis ces débuts en termes de technologie et de matériel de R & D disponible. frais.

En tout état de cause, l’utilisation exclusive de machines à induction par Tesla a intrigué les experts en moteurs et les techniciens en véhicules électriques. C’était donc particulièrement intéressant en août 2017 lorsque la demande de certification EPA de Model 3 révélait un grand changement dans le groupe motopropulseur – le document indique que la Model 3 utilise un moteur à aimant permanent triphasé.

Tesla fait rarement des commentaires officiels sur les décisions en matière de technologie. Il est donc difficile de discerner le processus d'ingénierie exact. Heureusement, j'ai récemment animé une table ronde avec des experts en technologie EV au Salon de la fabrication d'enrouleurs, d'isolation et de fabrication électrique (CWIEME) à Chicago. Le panel était composé de Konstantinos Laskaris, concepteur en chef des moteurs de Tesla, et j’ai donc eu la chance d’obtenir quelques détails supplémentaires de cet ingénieur des moteurs de classe mondiale.

Comme d’habitude lorsqu’il interviewait des ingénieurs de grands constructeurs automobiles, Laskaris n’était pas libre de tout nous dire sur l’analyse quantitative spécifique qui a conduit à choisir un moteur à aimant permanent. Cependant, il a fourni des informations intéressantes sur les processus d'ingénierie utilisés par la société dans l'analyse.

Ce qui suit est une transcription de notre conversation sur scène, légèrement modifiée pour plus de clarté.

Konstantinos Laskaris: Il est bien connu que les machines à aimants permanents bénéficient de la pré-excitation des aimants, ce qui vous permet d’obtenir des avantages en termes d’efficacité. Les machines à induction ont une régulation parfaite du flux et vous pouvez donc optimiser votre efficacité. Les deux sont judicieux pour la transmission à engrenage unique à entraînement variable comme unités d'entraînement des voitures.

Ainsi, comme vous le savez, notre modèle 3 dispose maintenant d’une machine à aimants permanents. En effet, pour la spécification des performances et de l'efficacité, la machine à aimants permanents a mieux résolu notre fonction de réduction des coûts, et était optimale pour la cible de plage et de performances.

Sur le plan quantitatif, la différence est ce qui détermine l’avenir de la machine. C’est un compromis entre le coût du moteur, la portée et le coût de la batterie qui détermine quelle technologie sera utilisée à l’avenir.

Laskaris a ajouté plus tard: Lorsque vous avez une cible de plage [for example], vous pouvez y arriver avec la taille de la batterie et avec efficacité, c’est donc une combinaison. Lorsque votre équilibre de coûts change, cela affecte directement la conception de votre moteur, vous justifiez donc l'efficacité avec une batterie plus chère. Votre optimisation va converger vers un moteur différent, peut-être une technologie de moteur différente. Et c’est très intéressant.

Parmi les experts en technologie des véhicules électriques présents à l’événement CWIEME Chicago, figuraient, de gauche à droite, Jaydip Das – Carpenter Technology Corporation, J. Rhett maire – DHX Machines, Konstantinos Laskaris – Tesla, Peter B. Littlewood – Laboratoire national Argonne, Tom Prucha – Protean Electric, Matthew Doude – Université d’État du Mississippi et Christian Ruoff – Accusé Magazine véhicules électriques.

Si vous combinez ces commentaires avec ceux formulés par Laskaris lors de notre entretien sur scène lors de l'événement CWIEME à Berlin en 2016, vous obtiendrez une image plus claire du processus sophistiqué utilisé par Tesla pour évaluer différentes conceptions de moteurs et les optimiser en fonction des paramètres spécifiques souhaités. de chaque véhicule.

Laskaris: Comprendre exactement ce que vous voulez qu'un moteur fasse est la chose la plus importante pour l'optimisation. Vous devez connaître les contraintes exactes – précisément ce pour quoi vous optimisez. Une fois que vous savez cela, vous pouvez utiliser des modèles informatiques avancés pour tout évaluer avec les mêmes objectifs. Cela vous donne une vue panoramique de la performance de chaque technologie moteur. Ensuite, vous allez chercher le meilleur.

Dans la conception des véhicules, en général, il existe toujours un mélange de désirs et de limitations. Ces paramètres sont liés aux performances, à la consommation d'énergie, à la conception de la carrosserie, à la qualité et aux coûts. Toutes ces métriques sont en concurrence les unes avec les autres. Idéalement, vous voulez qu'ils coexistent, mais compte tenu des contraintes de coûts, des compromis sont nécessaires. La voiture électrique présente des défis supplémentaires en ce que l'utilisation de l'énergie de la batterie est une considération très importante.

C'est la beauté de l'optimisation. Vous pouvez choisir parmi toutes les options pour obtenir le meilleur moteur pour les contraintes. Si nous modélisons tout correctement, vous pouvez trouver le moteur avec la contrainte haute performance 0-60 et la meilleure efficacité possible sur autoroute.

Pour trouver des réponses à ces questions techniques complexes, Tesla utilise des simulations informatiques sophistiquées et personnalisées qui exécutent des algorithmes personnalisés conçus en interne. Avant de rejoindre Tesla, Laskaris a obtenu un doctorat en écrivant les programmes qui permettent aux ordinateurs de prédire avec plus de précision le comportement de différentes géométries de moteurs dans le monde réel. Une compétence pratique pour évaluer d'innombrables topologies de moteurs afin de trouver la meilleure.

Le prochain événement CWIEME aura lieu à Berlin du 19 au 21 juin 2018. Je vous verrai là-bas.

Konstantinos Laskaris, concepteur en chef des moteurs de Tesla

VOIR AUSSI: (Entretien 2015) Le gourou moteur de Tesla affirme que les simulations sont essentielles pour éviter les matériaux exotiques et les méthodes de fabrication coûteuses

Cet article a été initialement publié dans le numéro chargé 35 – janvier / février 2018 – Abonnez-vous maintenant.

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