Hvordan hjulmotorer fungerer

Michelin håper at Active Wheel-systemet snart kommer til å ta tak i bilprodusentene. Michelin Nord-Amerika, Inc.

De fleste bileiere legger ikke så mye vekt på hjulene og dekkene på bilene sine - og hvem kan klandre dem, egentlig? Hvis dekkene dine fungerer slik de skal, er det vanligvis ikke mye mer å tenke på. Det er en betydelig mengde teknologi, design og forskning som går ut på å lage et godt dekk, men bare to ting kommer vanligvis i tankene når noen kjøper nye dekk: Hvor mye koster de? Og hvor lenge vil de vare?

I litt mer enn et tiår har imidlertid mange bilprodusenter og dekkbedrifter jobbet hardt for å endre hvordan bileiere tenker på og bruker dekkene sine. Mer spesifikt ønsker de å ta bilens strømforsyning, så vel som mange andre integrerte deler av en fungerende bil, og plassere alt inni rattet. Basert på den beskrivelsen, vil det sannsynligvis ikke komme overraskende for deg at disse noe nye komponentene kalles hjulmotorer. Og selskaper som Michelin håper at denne nye teknologien vil revolusjonere fremtiden for transport.

Det grunnleggende prinsippet bak et kjøretøy utstyrt med elektriske motorer er enkelt. Forbrenningsmotoren som normalt finnes under panseret er rett og slett ikke nødvendig. Den er erstattet med minst to motorer plassert i hjulnavet. Disse hjulene inneholder ikke bare bremsekomponentene, men også all funksjonaliteten som tidligere ble utført av motor, girkasse, clutch, fjæring og andre relaterte deler.

Selv om konseptet er relativt enkelt i teorien, stiller hjulmotorer en rekke spørsmål om ytelse, funksjon og effektivitet. Vi tar en titt på alle disse spørsmålene og mer fra neste side.

innhold

1. Motorytelse i hjulet
2. Motoreffektivitet i hjulet
3. Motorkraft i hjulet

Protean F 150 EV har ingen motor; den har imidlertid fire hjulelektriske motorer som kan produsere mer enn 100 hestekrefter per motor (over 400 hk totalt). Foto høflighet Protean Electric

Å produsere et kjøretøy som bruker elektriske motorer i hjul er en prosess som er mye mer komplisert enn bare å rive ut motoren og deretter stappe elektriske motorer i det ubrukte rommet inne i hjulet. Denne typen elektriske motorer er designet for å fungere på hybridbiler, fulla batteridrevne kjøretøyer og til og med drivstoffcelle-drevne elektriske kjøretøyer.

Mengden kraft som genereres av disse hjulmotorene kan variere avhengig av produsent og motorstørrelse. For eksempel avduket et selskap som heter Protean Electric en Ford F 150-lastebil på spesialutstyrsmarkedsforeningen (SEMA) i 2008. Protean modifiserte Ford F-150 EV ved å fjerne V8-motoren og legge fire hjul-elektriske motorer til lastebil. Hver av de fire Protean Drive-motorene er i stand til å levere over 100 hk hver, totalt 400 hk fra alle fire motorene - langt mer enn produsert av standard V8-motoren. Hver motor veide bare 31 kg og fikk kraft fra et 42 kWh litium-ion-batteri som ga trucken en rekkevidde på 166 kilometer før den lades opp..

Antallet hjulmotorer et kjøretøy faktisk bruker, kan justeres for å oppfylle kravene til kjøretøyet. I de fleste tilfeller vil for eksempel to motorer levere tilstrekkelig strøm; Hvis du imidlertid snakker om et firehjulsdrevet kjøretøy - enten en terrengbil eller en ytelsesbil - vil det åpenbart kreve fire hjulmotorer.

La oss ta en titt på Michelins Active Wheel-system for å forstå hvordan denne teknologien fungerer bedre.

Michelins Active Wheel-system inneholder ikke bare den elektriske motoren som faktisk driver hjulet, men også bremsesystemet og et aktivt fjæringssystem. Michelin Nord-Amerika, Inc.

Avhengig av produsenten, kan en hjulmotor inneholde en rekke komponenter, men de fleste har de samme grunndelene. Vi bruker Michelins Active Wheel-system som vårt eksempel.

Utsiden av en hjulmotor har veldig liten variasjon sammenlignet med et standardhjul. Når hjulet er tatt av kjøretøyet, blir hovedelementene i det elektriske motorsystemet i hjulet imidlertid utsatt. Det relativt lille området inneholder bremsesystemet, et aktivt fjæringssystem og den elektriske motoren som faktisk driver hjulet. Det aktive hjulopphengssystemet er et elektrisk betjent system som kan reagere på bare 3/1 000 sekund for å automatisk korrigere stignings- og rullebevegelser.

Noen hjulmotorkonstruksjoner tilbyr også det som kalles regenerativ bremsing. Det betyr at systemet fanger opp noe av sin egen kinetiske energi mens du bremser og sender den tilbake for å lade batteriet. Noen hybrider, som Toyota Prius og Tesla Roadster, inneholder allerede denne regenererende bremseteknologien, som gir bilene en lengre kjørerekkevidde.

En av de største fordelene med elektriske motorer i hjulet er det faktum at kraften går rett fra motoren direkte til hjulet. Å redusere avstanden strømmen beveger øker motorens effektivitet. For eksempel i byforhold kan en forbrenningsmotor bare kjøre med 20 prosent effektivitet, noe som betyr at mesteparten av energien går tapt eller sløses med de mekaniske metodene som brukes for å få kraften til hjulene. En elektrisk motor i hjulet i samme miljø sies å fungere med omtrent 90 prosent effektivitet [kilde: Lepisto].

Høres ganske bra ut, ikke sant? Vel, fortsett å lese for å finne ut hvordan en elektrisk motor i hjulet ikke ofrer strøm mens du øker effektiviteten.

Mitsubishi CT-konseptet bruker Mitsubishi In-Wheel Electric Vehicle (MIEV) hybrid drivlinje, som bruker en elektrisk motor i hvert av kjøretøyets fire hjul. AP Photo / Paul Sancya

Så langt har vi lært at kombinasjonen av flere hjulmotorer kan sette ut mer enn 600 hestekrefter og at de kan motta sin egen energi mens du bremser, men hva med den øyeblikkelige kraften som noen ganger kreves ved hjulene? Med andre ord, gir disse elektriske motorene i hjulet nok dreiemoment for alle bruksområder? Tross alt spiller dreiemoment en viktig rolle i hvilken som helst bil sin responstid og ytelse, ikke sant?

I et kjøretøy utstyrt med elektriske motorer i hjulet, er det rikelig med dreiemoment tilgjengelig - nesten umiddelbart, som et faktum. Elektriske motorer produserer en stor mengde dreiemoment, og siden den kraften overføres direkte til hjulet, går svært lite tapt i overføringen. Hvert hjul kan utstyres med sensorer for å bestemme hvor mye moment som kreves til enhver tid. Tilsvarende systemer finnes i biler på veien nå, men responstidene er litt tregere på grunn av antall involverte komponenter og de mer komplekse elektriske kommunikasjonsveiene.

På et kjøretøy utstyrt med elektriske motorer i hjulet, er flere større systemer plassert i selve hjulet. Så det er bare grunn til at mange av kjernekomponentene i en tradisjonell bil kan fjernes. Vi nevnte i begynnelsen av denne artikkelen at motor, girkasse, clutch, fjæring og andre relaterte deler kan elimineres på kjøretøyer som er utstyrt med elektriske hjulmotorer fordi hjulkomponentene takler alle disse funksjonene. Denne erstatningen av mekaniske funksjoner med elektriske funksjoner blir ofte referert til som by-wire teknologi -- for eksempel driv-for-ledning, eller bremse-for-ledning, for eksempel.

Ved å eliminere motoren er det mulig å legge til design og strukturelle forbedringer til et kjøretøy. Til dags dato har testing av det elektriske motorsystemet i hjulet blitt utført av mange bilprodusenter og teknologiselskaper, inkludert Venturi Corporation i Monaco for bruk i sitt Volage-konseptkjøretøy, men spørsmål om pålitelighet, holdbarhet og sikkerhet er vanskelig å rapportere uten omfattende bruk av systemet.

For mer informasjon om elektriske motorer i hjul og selskapene som utvikler og tester teknologien, følg lenkene på neste side.

Relaterte artikler

• Hvordan brenselceller fungerer
• Hvordan regenerativ bremsing fungerer
• Hvordan dekk fungerer
• Hvordan elbiler fungerer
• Hvordan bilmotorer fungerer
• Hvordan GMs Hy-wire System fungerer

Flere gode lenker

• Michelin USA
• Hi-Pa Drive F-150

kilder

• Doggett, Scott. "Michelin for å kommersialisere aktivt hjul; teknologi for å vises i 2010 biler." Edmunds.com. 1. desember 2008. (10. mars 2009) http://blogs.edmunds.com/greencaradvisor/Manufacturers/heuliez/
• Eureka Magazine. "Gjør saken for børsteløse hjul." September 2008. (10. mars 2009) http://www.pmlflightlink.com/pdfs/eureka.pdf
• Garrett, Jerry. "Utstilling for red-hot performance tar en grønn sving." New York Times. 6. november 2008. (10. mars 2009) http://www.nytimes.com/2008/11/09/automobiles/09SEMA.html
• GreenCar.com. "Kan hjulmotorer være det neste store tingen?" 1. oktober 2007. (11. mars 2009) http://www.greencar.com/articles/could-wheel-motors-next-big-thing.php
• Lepisto, Christine. "Michelin avdekker aktivt hjul i rimelig elbil." TreeHugger.com. 30. november 2008. (9. mars 2009) http://www.treehugger.com/files/2008/11/active-wheel-affordable-electric-car.php
• Michelin. "Michelin Active Wheel." 2. oktober 2008. (4. mars 2009) http://www.michelin.com/corporate/actualites/en/document.DocumentRepositoryServlet?codeDocument=7735&codeRepository=MICHCORP&codeRubrique=salonauto2008