Por que simular uma transmissão manual quando uma real seria ótima em um EV?

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Uma entrevista recente no Top Gear veio com uma pepita inesperada de notícias EV: Lexus está pensando em construir um EV em algum momento no futuro com uma transmissão manual. A pegada? Não será uma transmissão manual real se isso acontecer. Em vez disso, será uma alavanca de câmbio simulada e um pedal de embreagem simulado.

Na entrevista, duas coisas importantes se destacam para os fanáticos por CleanTech. Por um lado, a Lexus é uma empresa Toyota e, bem, a Toyota é conhecida por não construir muito EVs. A empresa espera uma melhor tecnologia de bateria e melhor infraestrutura antes de apostar tudo em EVs e, mesmo assim, espera que PHEVs, carros com célula de combustível de hidrogênio e outras formas de eletrificação estejam disponíveis na Toyota por um longo tempo. Portanto, a ideia de que ele vai construir um EV, especialmente na forma de um supercarro, parece suspeita.

Mas, se a tecnologia de bateria de estado sólido decolar (a Toyota afirma estar muito adiantada em decifrar essa tecnologia), a economia de peso a tornaria uma boa opção para um EV.

A outra pepita sobre um manual simulado vem desta citação:

“Aí ele lança uma pequena bomba. Ele está experimentando algum tipo de simulação de uma transmissão 'manual', feita por meio de software. “É um hobby meu, uma coisa louca. Estou procurando um melhor engajamento, mesmo em um EV, quero outro link do carro para o motorista. Não se trata apenas de eficiência. Eu amo carros e quero algo diferente.""

Eu sei eu sei. Os EVs têm uma marcha, e isso é ótimo para simplificar. A Tesla prova que você também pode se safar sem precisar de marchas adicionais, certo? Já escrevi sobre isso antes, e nem tanto.

Os motores elétricos em EVs não precisam de uma transmissão multivelocidade porque podem operar em uma ampla gama de velocidades. Na extremidade inferior, eles podem ir até 0 RPM sem parar. Não há necessidade de marcha lenta e, quando você pisa no pedal fino, a potência total está disponível. A maioria dos motores EV pode ir além de 10.000 RPM em velocidade máxima sem danos. Com poucas partes móveis, eles também não voam em pedaços nessas velocidades.

Porém, há um problema. Motores elétricos não geram o mesmo torque de zero a RPM máximo. Todos eles colocam força total até uma certa velocidade; então seu torque começa a diminuir gradualmente. A eficiência também varia as velocidades que o motor é capaz de atingir. O ponto ideal, onde eles são mais eficientes, varia em torno de ⅓ a ½ de potência a 30–40 MPH (50–65 km/h).

Mesmo que um EV opere de 0 RPM até a velocidade máxima do motor, ele não terá tanta potência ou alcance se sua única marcha for destinada apenas para dirigir na cidade. Consertar isso tornando a marcha "mais alta" poderia teoricamente ajudar , mas então o desempenho e a eficiência do carro cairiam nas condições da cidade.

A maioria das pessoas não sabe que o plano original da Tesla para o Roadster era ter uma caixa de câmbio de 2 marchas. Isso proporcionaria um desempenho otimizado ao ter uma marcha mais baixa para a aceleração inicial e, em seguida, fazer a transição para uma marcha mais alta quando a velocidade desejada fosse atingida. No entanto, quando comparado a outros EVs em desenvolvimento na época, como o Nissan LEAF com sua velocidade máxima de 94 MPH (151 km/h) ou o Chevrolet Volt que atingia cerca de 101 MPH, ficou claro que essa ideia não era viável.

O problema é que a Tesla não conseguiu criar uma caixa de câmbio multivelocidade capaz de suportar o torque de um motor elétrico. Já estava lutando com atrasos de custo e não teve escolha a não ser desistir da transmissão de múltiplas velocidades. No entanto, o trabalho no protótipo "Whitestar" para o Modelo S deu outra ideia: ao melhorar a eletrônica de potência, ele poderia inserir mais elétrons para fazer uma curva de torque ainda mais longa (ou seja, mais velocidade).

A ineficiência dessa abordagem, no entanto, é evidente. Usar mais energia para melhorar a compensação de desempenho pode funcionar em teoria, mas não é viável porque a tecnologia atual de bateria não seria capaz de suportá-la por muito tempo.

Tesla descobriu que a melhor forma de usar duas marchas era colocando uma atrás e outra na frente. Isso criou um carro potente que podia manter a velocidade nas rodovias e, ao mesmo tempo, alterar a potência quando necessário para dirigir na cidade. A implementação da Tesla de unidades de acionamento de motor duplo permite que seus carros, como os Modelos S, X e 3, tenham diferentes relações de transmissão, dependendo se é necessário para velocidades mais baixas ou mais altas. No "modo de alcance", o computador direciona mais potência para a unidade motriz com a engrenagem que melhor se adapta à situação ao navegar na estrada.