Д окато двигателят с вътрешно горене обикновено има ефективност около или под 40% (отличниците достигат до около 44%), ситуацията е съвсем различна при електромоторите. Първоначално тяхната ефективност беше около 90%, днес ефективността на най-модерните електрически задвижвания вече е 95%, което означава, че почти цялата енергия, вложена в задвижващата система, се извежда като задвижваща мощност. В двигателя с вътрешно горене голяма част от използваната енергия се губи чрез триене или отделяне на топлина.
Тъй като батерийният пакет е най-скъпият и най-тежкият модул в електрическия автомобил, производителите и доставчиците се стремят да направят задвижващите системи възможно най-ефективни, за да избегнат необходимостта от още по-големи батерийни пакети.
Новите електромотори избягват редкоземните елементи
Новите електродвигатели трудно могат да се сравнят с тези само отпреди няколко години. Размерите им непрекъснато намаляват, стават все по-ефективни и мощни, и освен това съдържанието им на редкоземните елементи спадна драстично. Последното се прави, за да се намали зависимостта си от азиатските доставчици. Вместо мощния синхронен двигател с постоянни магнити (PMSM) се използват все повече синхронни двигатели с външно възбуждане (EESM), чиито ротори използват превключващи се електромагнити вместо постоянни магнити.
Класическата намотка с кръгла тел, използвана в двигателите в продължение на много години, все повече се заменя от така наречената технология с фиби. Вместо гъвкави медни проводници се използват правоъгълни медни пръти, които приличат на фиби и автоматично се вкарват в статора и се заваряват на място.
Тъй като коефициентът на запълване с мед се увеличава от по-малко от 50 до над 70%, електрическото задвижване предлага по-висока токопроводна способност и значително по-добро разсейване на топлината през корпуса, което означава, че за същата изходна мощност може да се използва по-малък двигател.
Супер ефективно охлаждане
Новите електродвигатели предлагат и значителни подобрения в силовата електроника благодарение на SiC полупроводниците (силициев карбид) и 800-волтовата технология, защото един електромотор е толкова добър и ефективен, колкото е и неговият инвертор, който интелигентно управлява тока от батерията.
Вместо конвенционални силициеви превключватели, съвременните инвертори използват така наречените SiC MOSFET транзистори. Те превключват до 50 kHz, намаляват топлинните загуби с до 70% и увеличават пробега на електрическия автомобил с пет до седем процента.
По-големите и по-мощни електрически автомобили от новите поколения вече са оборудвани с 800-волтова архитектура. Това позволява токът да се намали наполовина, като същевременно се запази същата изходна мощност. Това намалява напречното сечение на кабела, спестява тегло и значително намалява топлинното натоварване на двигателя, докато скоростта на зареждане може да се увеличи до над 400 kW в някои случаи.
По-малко внимание се обръща на охлаждането на електрическите задвижвания директно в сърцевината на ротора, тъй като съвременните електрически двигатели понякога достигат скорости до 20 000 об/мин или повече, управлението на температурата става все по-важно.
Вместо да охлаждат само външния статор с водно-гликолово покритие, съвременните задвижвания използват така нареченото директно маслено охлаждане. Синтетичното масло се изпомпва директно във въртящия се вал и чрез центробежна сила се напръсква прецизно върху главите на статорните намотки и роторния възел, които са податливи на прегряване. Това предотвратява размагнетизирането и по този начин спадане на производителността по време на продължителна работа с висока скорост.
Mercedes е особено горд със своите така наречени аксиално-потокови двигатели, които се използват например във високопроизводителни електрически модели като AMG GT 4-Door Coupé и SUV, осигуряващи повече от 850 kW. Основният принцип на аксиално-потоковия мотор е разработен от британския производител на електрически двигатели YASA, който сега е част от Mercedes.
В сравнение с конвенционалните електрически мотори, тази задвижваща система позволява особено висока непрекъсната мощност и още по-голям въртящ момент. В аксиално-потоковия двигател електромагнитният поток протича успоредно на оста на въртене на двигателя, докато в конвенционалния електрически двигател оста на въртене е перпендикулярна на нея. Ключовите компоненти на аксиално-потоковия двигател са проектирани като тесни дискове и заедно с роторите обгръщат статора от двете страни. В модел като AMG GT 4-Door Coupé и AMG SUV, тази задвижваща система е приблизително девет сантиметра широка на предната ос; двата двигателя на задната ос са само по осем сантиметра широки. Въпреки това, налична е пикова мощност до 860 kW / 1169 к.с. Възможна е дори 1000 kW / 1360 к.с.