- Motoarele termice au cuplu variabil și necesită mai multe trepte pentru eficiență
- Motoarele electrice dau cuplu maxim de la 0 RPM și au plajă mare de turații
- Un singur reductor fix, 8:1–10:1, transformă turația în rotația roților
- Această configurație elimină necesitatea transmisiei cu mai multe rapoarte
Dacă ai condus vreodată o mașină electrică, probabil ai observat absența cutiei de viteze tradiționale. În timp ce vehiculele cu motoare pe combustie internă au în mod uzual 5-7 trepte de transmisie, mașinile electrice funcționează cu o singură treaptă. Această diferență fundamentală nu este întâmplătoare, ci rezultă din principiile de funcționare complet diferite ale celor două tipuri de motorizare.
Cum funcționează motoarele cu combustie internă
Motoarele termice depind de procesul de ardere a amestecului aer-combustibil pentru a genera putere. În timpul acestui proces, pistoanele se deplasează în sus și în jos, creând cicluri de admisie, compresie, ardere și evacuare. Acest mod de funcționare ciclic înseamnă că motorul nu poate produce cuplu constant la toate regimurile de turație.
Puterea și cuplul unui motor termic variază semnificativ în funcție de numărul de rotații pe minut (RPM). De exemplu, majoritatea motoarelor pe benzină produc cuplul maxim între 3.000-5.000 RPM, în timp ce puterea maximă este atinsă la regimuri și mai înalte, adesea peste 6.000 RPM. Sub aceste valori, motorul devine ineficient și lipsit de putere.
Aceasta este exact motivul pentru care sunt necesare multiplele trepte de transmisie - cutia de viteze permite menținerea motorului în zona sa optimă de funcționare, indiferent de viteza vehiculului. Când accelerezi sau întâmpini o pantă, schimbi la o treaptă inferioară pentru a crește regimul motorului și a obține mai mult cuplu. Pe autostradă, treci pe o treaptă superioară pentru a menține o viteză constantă la turații mai joase, economisind combustibil.
Avantajul fundamental al motoarelor electrice
Motoarele electrice funcționează pe un principiu complet diferit. În loc de ardere, acestea utilizează interacțiunea dintre câmpuri magnetice pentru a genera mișcare. Când alimentezi un motor electric cu curent, acesta produce imediat cuplul maxim, chiar și de la 0 RPM. Această caracteristică se numește “cuplu instant” și reprezintă unul dintre cele mai mari avantaje ale vehiculelor electrice.
Spredeosebire de motoarele termice care au o “zonă de putere” limitată, motoarele electrice pot menține un cuplu ridicat pe o plajă extrem de largă de turații. În timp ce un motor pe benzină devine neperformant sub 1.500 RPM și trebuie să fie limitat la aproximativ 7.000 RPM, un motor electric poate funcționa eficient de la 0 până la peste 15.000 RPM, multe atingând chiar 20.000 RPM.
Această plajă extinsă de operare înseamnă că motorul electric poate accelera vehiculul de la oprire până la viteza maximă fără a fi nevoie să schimbe raportul de transmisie. Totul se întâmplă printr-o singură treaptă fixă - un reductor simplu care transformă turația ridicată a motorului în rotația mai lentă necesară pentru roți.
De ce o singură treaptă este suficientă
Mașinile electrice folosesc un reductor fix, de obicei cu un raport de reducere între 8:1 și 10:1. Acest reductor simplu îndeplinește mai multe funcții:
Adaparea turației ridicate: Motorul electric învârte foarte repede (10.000-20.000 RPM), dar roțile au nevoie de turații mult mai mici. Reductorul transformă aceste turații înalte în rotații mai lente, dar cu cuplu mai mare la roți.
Maximizarea eficienței: Deoarece motorul electric poate funcționa eficient pe întreaga sa plajă de turații, nu este nevoie să îl “menții” într-o zonă optimă îngustă, așa cum se întâmplă la motoarele termice.
Simplitate mecanică: Un singur raport fix înseamnă mai puține componente care se pot defecta, mai puțină întreținere și costuri mai mici de producție. Nu există sincronizatoare, ambreiaj sau convertizor de cuplu.
Excepții și evoluții viitoare
Deși majoritatea vehiculelor electrice actuale au o singură treaptă, producătorii încep să experimenteze cu cutii de viteze cu două trepte pentru modele de performanță. Porsche Taycan, de exemplu, utilizează o transmisie cu două trepte pe puntea spate pentru a optimiza accelerația la pornire și eficiența la viteză mare.
Aceste sisteme cu două trepte nu sunt necesare pentru funcționarea de bază, ci sunt destinate să îmbunătățească performanța maximă și eficiența în anumite scenarii specifice. Prima treaptă oferă accelerație maximă, în timp ce a doua optimizează consumul la viteze de croazieră pe autostradă.
În cele din urmă, absența unei cutii de viteze tradiționale la mașinile electrice nu este o limitare, ci un avantaj care rezultă din caracteristicile superioare ale motoarelor electrice. Cuplul instant și plaja largă de operare fac ca o singură treaptă de transmisie să fie suficientă pentru majoritatea aplicațiilor, oferind totodată simplitate, fiabilitate și costuri de întreținere reduse.
