Rimac Concept One – automobilul electric de 1088 CP!

Pe 13 Septembrie 2011 la salonul auto internațional de la Frankfurt, Rimac Automobili (Croația) a dezvăluit conceptul de automobil supersport cu propulsie pur electrică, Concept One.

Cu o putere totală disponibilă de 1088 CP, Rimac Concept One poate atinge 100 km/h, cu plecare de pe loc, în doar 2.8 secunde! Viteza maximă este limitată electronic la 305 km/h din considerente de protejare a consumului energetic. Accelerația laterală maximă poate ajunge până la valori de 1.4 g. Bateria de 82 kWh asigură o autonomie de aproximativ 500-600 km (în funcție de regimul de deplasare).

Caroseria este construită integral din fibră de carbon, design-ul fiind opera lui Adriano Mudri. Design-ul interior este conceput de o echipă cu experiență la Pininfarina.

Rimac Concept One

Foto: Rimac Concept One
Sursa: Rimac Automobili

Datorită caracteristicii de tracțiune și a randamentului ridicat, motorul electric este candidatul ideal pentru propulsia autovehiculelor. Până și cel mai ineficient motor de curent continuu are un randament net superior comparativ cu un motor termic (aprox. 80% față de aprox. 40%).

Avantajele unui motor electric de tracțiune față de un motor cu ardere internă:

  • randament ridicat
  • răspuns rapid la accelerații
  • putere maximă constantă pe o plajă largă de turații
  • dimensiuni reduse, compact
  • recuperează energie în timpul frânării
  • generează cuplu maxim de la 0 rot/min
  • densitate de energie kW/kg net superioră

Structura de rezistență este construită în mare parte din oțel aliat Crom-Molibden (CrMo) dar integrează și componente din fibră de carbon sau aliaj de aluminiu. Suspensia este independentă pe fiecare roată, garda la sol fiind controlată electronic.

Structura de rezistență și componentele principale ale automobilului Rimac Concept One

Foto: Structura de rezistență și componentele principale ale automobilului Rimac Concept One
Sursa: Rimac Automobili

Fiecare roată este antrenată de câte un grup motopropulsor compus dintr-un motor electric cu magneți permanenți și un reductor mecanic. Controlul independent al fiecărui motor a impus utilizarea a câte unui invertor pentru fiecare motor.

Controlul independent a fiecărei roți a permis implementarea unor funcții de stabilitate activă (ABS, ESP, Torque Vectoring) fără utilizarea sistemul de frânare clasic hidraulic. Acestă configurație a sistemului de propulsie a permis de asemenea eliminarea diferențialului de pe fiecare punte motoare.

Pentru optimizarea sistemului de răcire motoarele electrice au carcasă comună pe fiecare punte. Bateria, cu chimie pe bază de Litiu-Fier-Fosfat (LiFePO4), este montată central între cele două punți. Acestă dispunere a componentelor majore (motoare, baterie) a condus la obținerea unui centru de greutate foarte jos și a distribuție masei totale (1950 kg) 42% pe puntea față și 58% pe puntea spate.

Componentele principale ale automobilul electric Rimac Concept One

Foto: Componentele principale ale automobilul electric Rimac Concept One
Sursa: dSpace

1 – grupuri motopropulsoare punte față/spate
2 – invertoare
3 – baterie
4 – unitate de control sistem electric de joasă tensiune (12 V)
5 – unitate de control și distribuție a puterii (PDU)
6 – radiator electric încălzire

Bateria LiFePO4 este compusă din 9 module ce conțin în total 1400 de celule, are o energie de 82 kWh și o tensiune nominală de 650 V. Este răcită cu lichid și poate genera peste 1 MW (megawatt) de putere în mod continuu.

Starea de încărcare a bateriei este determinată de o unitate electronică de control centrală care primește informații despre starea fiecărui modul al bateriei. În fiecare modul sunt monitorizate până la 10 celule cu o precizie de 1 mV. Pe lângă circuitele de monitorizare a tensiunii pe celule, fiecare modul este echipat cu 4 senzori de temperatură.

Modul baterie automobil Rimac Concept One

Foto: Modul baterie automobil Rimac Concept One
Sursa: Rimac Automobili

Motoarele de tracțiune sunt concepute și fabricate de Rimac Automobili. Sunt motoare sincrone cu magneți permanenți ce dezvoltă: 300 kW (putere instantanee) fiecare, pe puntea spate, respectiv 200 kW (putere instantanee) fiecare, pe puntea față. Puterea totală instantanee disponibilă pentru tracțiune este de 1000 kW!

Cuplul total maxim (continuu) generat de cele 4 motoare este de 1600 Nm între 0 – 6500 rot/min. Puterea toatală maximă (continuă) este de 1088 CP între 6500 – 10000 rot/min. Turația maximă a motoarelor este de 10 000 rot/min.

Randamentul motoarelor depinde de punctul de funcționare (cuplu și turație), valoarea minimă fiind de 86 % iar cea maximă de 97 %. Carcasele sunt din aluminiu iar răcirea rotorului și a statorului se face cu ulei. În carcasă sunt integrate o pompă de ulei și un radiator de răcire (apă-ulei). Fiecare motor este cuplat la un reductor mecanic cu raport fix de 3.5.

Grup motor punte spate – Rimac Concept One

Foto: Grup motor punte spate – Rimac Concept One
Sursa: Rimac Automobili

1 – motor stânga
2 – motor dreapta
3 – reductor stânga
4 – reductor dreapta

Grup motor punte spate (detalii) – Rimac Concept One

Foto: Grup motor punte spate (detalii) – Rimac Concept One
Sursa: Rimac Automobili

1, 2 – conectori alimentare energie electrică înaltă tensiune (curent trifazat)
3 – conector electric (comunicare)
4, 6 – racord intrare/ieșire circuit de răcire (lichid răcire)
7 – ieșire reductor (conectat la arborele planetar)
8 – amortizor pulsații
9 – suport prindere

Reductor mecanic – Rimac Concept One

Foto: Reductor mecanic – Rimac Concept One
Sursa: Rimac Automobili

Dintre toate motoarele electrice, cele cu magneți permanenți au cea mai bună densitate de energie (kW/kg). Performanțele maxime de tracțiune sunt foarte bune dar limitate ca durată. Limitarea apare datorită creșterii temperaturii în motor. Temperaturile foarte înalte pot afecta ireversibil motorul, prin demagnetizarea rotorului. Din acest motiv, majoritatea motoarelor electrice de performanță sunt răcite cu lichid. Motoarele Rimac sunt racite cu ulei, schimbul de căldura (către lichidul de răcire al vehicului) se realizează prin intermediul unui radiator integrat în carcasă.

Curentul maxim pe motor este de 600 A (RMS) iar tensiunea de alimentare poate varia între 200 – 800 V (curent continuu). Statorul este prevazut cu 10 perechi de poli. Masa grupului propulsor (ambele motoare), fără reductor, este de 115 kg.

Controlul cuplului pe fiecare roată (Torque Vectoring) – Rimac Concept One

Foto: Controlul cuplului pe fiecare roată (Torque Vectoring) – Rimac Concept One
Sursa: Rimac Automobili

Reglarea cuplului independent pe fiecare roată (R-AWTV) permite obținerea unor performațe dinamice remarcabile. În exemplul de mai sus (foto), automobilului îi este impus un comportament supravirator (oversteer) pentru o abordare mai eficienta a virajelor. Roata față dreapta este frânată prin setarea unui cuplu negativ la motorul electric al acesteia (regim de generator). Prin aplicarea unui cuplu pozitiv superior roții spate stânga, se creeaza un moment de pivotare în jurul roții frânate, ceea ce amplifică efectul supravirator.

Automobilul permite setări diferite ale dinamicii, în funcție de experiența conducătorului auto. Controlul independent al motoarelor poate induce un efect subvirator (understeer), neutru sau supravirator, în funcție de setările făcute de conducătorul auto.

Unitatea de control și distribuție a puterii (PDU)

Foto: Unitatea de control și distribuție a puterii (PDU)
Sursa: Rimac Automobili

Unitatea de control și distributie a puterii conține circuitele electrice pentru controlul puterii electrice, circuitele de măsura a tensiunii și a curentului și sistemele/componentele de siguranță. Modulul PDU reglează de asemenea transferul de energie electrică între componentele principale (baterie, invertoare, sistemele de încărcare exterioare).

Sistemul de monitorizare al bateriei (BMS) este organizat în unități master-slave. Unitatea BMS master este în PDU și comunică cu fiecare unitate slave din fiecare modul al baterie. Pe baza informației primite (tensiune electrică, curent și temperatură), unitatea master BMS calculează starea de încărcare a bateriei, puterea generată sau consumată, temperatura bateriei, etc. Informațiile pot fi comunicate cu sistemele exterioare prin intermediul unui mediu de comunicație bazat pe fibră optică sau rețea CAN.

Unitatea PDU controlează și încărcarea bateriei de la o sursă exterioară. De asemenea, în cazul unei defecțiuni, întrerupe alimentare cu energie electrică a componentelor de putere (invertoare).

Sistemul de frânare (servoasistat) este pe măsura performanțelor dinamice ale automobilului. Puntea față este echipată cu discuri ceramice ventilate de 390 mm diametru, 36 mm grosime și cu 6 pistoane pe etrier. Puntea spate este echipată de asemenea cu discuri ceramice ventilate, de 380 mm diametru, 34 mm grosime și 4 pistoane pe etrier.

În regim de regenerare motoarele electrice sunt capabile să recupereze până la 400 kW de energie electrică. Distanța de frânare de la 100 km/h până la oprire este de doar 31.5 m.

Producția de serie a fost planificată pentru 2013 dar a tot fost amânată. Probabil în 2016 v-a fi produsa prima serie de 8 automobile.

Rimac Concept One este un automobil electric supersport cu performanțe dinamice remarcabile. Componentele sunt de ultimă generație, concepute și dezvoltate în interiorul companiei, accentul fiind pus doar pe performanță nu și pe cost. Din acest motiv prețul de achiziție este unul pe măsură, aproximativ 1 milion USD!

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

dani_anghel
Duminică, 10 Ianuarie 2016 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
foarte bune articolele voastre

Raportează comentariul

Login

Logo motorul anului