Motorn i Model S

Låt oss ta en närmare titt på motorn som driver Tesla Model S. Till skillnad från gammaldags bilar hittar vi motorn varken under fram- eller bakluckan på bilen. Den elektriska motorn är mycket mindre än förbränningsmotorer och behöver inte fyllas på med olja och andra vätskor som dem. Därför har Tesla Motors ”gömt” motorn vid bilens bakaxel.

Den 416 hästkrafter (310 kW) starka elektriska motorn är endast 30 cm i diameter, ungefär lika stor som en vattenmelon. Motorn är hopbyggd med styrelektroniken -invertern- och den fasta utväxlingen på 9.73:1 (vilket motsvarar ungefär tvåans växel på en gammaldags bil).

Tesla Model S använder sig av en asynkron växelströmsmotor, även kallad induktionsmotor eller AC motor. Det speciella med sådana motorer (förutom att det är just Nicolai Tesla som uppfann dem 1888) är att de innehåller inga magneter, bara spolar och metall. För att få snurr på en sådan elmotor krävs att den matas med växelström. Den roterande magnetfält som då uppstår vrider runt motorns axel. Motorn har en enda rörlig del – stratorn, dvs mittaxeln. Det behövs ej heller några släpkontakter som vissa likströmsmotorer har, och som slits med åren.

Väldigt länge var dock växelström-motorernas användningsområden begränsade. Kopplar man en sådan motor till elnätet roterar den nämligen endast med ett enda fast varvtal. Motorerna var starka, billiga och pålitliga, men deras hastighet gick länge inte att reglera.

Inte förrän halvledarteknikens genombrott på 80-talet kunde man bygga billiga reglerkretsar, inverters, som själva kunde generera växelström på elektroniskt väg med valfri varierande frekvens, som kunde användas till att styra växelström-motorernas varvtal. Det sitter toppmoderna sådana kretsar i Tesla Model S styrelektronik, som kan omvandla batteriernas likström till växelström av valfri frekvens och på så sätt väldigt exakt styra motorns varvtal.

Motorstyrningen i Tesla Model S är helt elektronisk och därför blixtsnabb. Det finns inga kopplingar, inga omväxlingar, inga vajrar som drar i luftspjäll. Invertern levererar växelström till motorn: gasar man på levereras växelström med snäppet högre frekvens än motorns varvtal, motorbromsa gör man genom att skicka växelström men något lägre frekvens. I och med att frekvensen regleras elektroniskt kan den ändras blixsnabbt, flera gånger i sekunden. Antispinnsystemet i bilen styr till exempel direkt motorns varvtal, inte försöker trixa med bromsar och koppling som i förbränningsbilar.

Trots att elmotorn är mycket mer effektiv än förbränningsmotorn, över 90% av energin blir till framdrivning, så genereras det ändå mycket värme när bilen har en så extremt kraftfull motor. Motorn och styrelektroniken måste vattenkylas, och värmen som avleds kan värma batterierna och kupén på vintern.

Alla Tesla Model S har samma elmotor i sig, men det finns två olika versioner av invertern som försörjer den med el. P85 och P85+ modellernas styrelektronik klarar att leverera 1200 A till motorn mot vanliga inverterns 900 A.

Tack vare Nicolai Teslas uppfinning kan Tesla Motors bilar drivas fram av dessa pyttesmå men ändå extremt kraftiga elmotorer. Motorerna är så starka och samtidigt så varvvilliga att bilen behöver aldrig växlas – samma växel används hela tiden. Man behöver aldrig tänka på vilken växel man ska lägga i, det behövs inte heller någon trög automatlåda. Responsen vid gaspådrag blir blixtsnabb, för motorn har bara en enda rörlig del, och motorns varvtal regleras helt elektroniskt.

Tesla Model S elmotor är alltså extremt stark, extremt liten, kräver inget underhåll, innehåller inga sällsynta metaller eller magneter, har bara en enda rörlig del, den behöver ingen växellåda med massa växlar, behöver inget avgassystem, tar inte upp massa plats, den sitter bara där år efter år undangömd vid bakaxeln och ger bilen otrolig acceleration och egenskaper.

Förstår du nu varför Tesla Motors heter just Tesla Motors?

Tagged , . Bookmark the permalink.
  • GF_Halmstad

    Bra djupdykning i tekniken, fast halvledar teknikens genombrott brukar tillskrivas transistorradions snabba spridning på 50 & 60-talet.
    Växelriktaren kom på 60-talet med tyristor när ASEA levererade sin RC lok serie. Kommer ihåg att den fanns för reglering av fläktar mm på 70 talet men i stora skåp. det var först i och med IGBT tekniken på 80 talet som den blev möjlig att krympa ner till bilformat.

    Är du säker på att det är två olika motorer? länken ”två olika versioner ” pekar bara på två olika batteri versioner, såvida du inte manar att växelriktaren är motorn för den görs i två olika varianter.

    • http://teslaclubsweden.se/ Tibor Blomhäll

      Ja du har rätt i att redan på 50-talet fanns tekniken iofs, men det var först på 80-talet som den kom ner i storlek (och pris) till användbara nivåer.

      Det där med olika motorer för S och P versionerna är lite luddigt. Det som vi vet med säkerhet är att invertern, växelriktaren, finns i två olika utföranden. Sedan har jag hört olika berättelser om själva elmotorn är samma eller olika. Personligen lutar jag dock åt att P-motorn säkerligen har kraftigare lindningar för att klara de högre strömstyrkorna. Det skulle vara suboptimalt att montera en kraftig elmotor i en S60 vagn som aldrig någonsin kan utnyttja den.

  • GF_Halmstad

    Motorn är på 69KW! (står i regbeviset) och syftar på vad den tål att belastas kontinuerligt med under en timme.
    Det vore ologiskt att sej tillverka en på 69KW och en på exempelvis 61KW skulle kosta mer än man kan spara på koppar att tillverka och laghålla 2 olika typer.
    Men om någon har någon annat än 69KW i regbeviset så skriv gärna om det!

    ”Tesla directly said in PR that the only difference between the P85 and S85 is an upgraded inverter that allows 1200A vs the 900A the standard inverter allows.”

    • http://teslaclubsweden.se/ Tibor Blomhäll

      Ja där ser man. Samma elmotor i alla bilar alltså, men olika styrelektronik till dem… jag tackar, och ändrar i artikeltexten.

  • GF_Halmstad

    Snyggt såg ändringen!
    Hoppas du inte tappar sugen med din fantastiskt energiska nyhets flödes rapportering, här på hemsidan, för att jag alltid ska vara så petnoga med detaljer.
    Såg föresten att Nisan Leaf har 80KW elmotor alltså 11KW mer än Teslan!
    Men det handla ju mer om vad man gör med den och kan kyla den.
    Apropå kyla den så såg jag någonstans att värmen från motorn bara värmer batteriet och inte kupén.

    • http://teslaclubsweden.se/ Tibor Blomhäll

      Tvärtom, faktamässiga rättelser är alltid välkomna! Ingen tjänar på en artikel med fel i den.

  • z balata

    I alla företag krävs lagarbete för att lyckas. Så även här. Tack Tibor och GF för ert utmärkta samarbete här. Mycket intressant det ni skriver.

  • Pingback: Tesla museum - Tesla Club Sweden

  • Pingback: Växelriktaren i Model S - Tesla Club Sweden

  • Pingback: No more Rattmuff - Tesla Club Sweden