Come funzionano i motori sulle ruote

Michelin spera che il suo sistema Active Wheel prenda presto piede nelle case automobilistiche. Michelin North America, Inc.

La maggior parte dei proprietari di auto non dà molta importanza alle ruote e ai pneumatici delle loro auto - e chi può biasimarli, davvero? Se i tuoi pneumatici funzionano come dovrebbero, di solito non c'è molto altro a cui pensare. C'è una quantità significativa di tecnologia, design e ricerca che serve per realizzare un buon pneumatico, ma solo due cose vengono in mente quando qualcuno acquista pneumatici nuovi: quanto costano? E quanto dureranno?

Tuttavia, per poco più di un decennio, molte case automobilistiche e aziende di pneumatici hanno lavorato duramente per cambiare il modo in cui i proprietari di automobili pensano e utilizzano i loro pneumatici. Più specificamente, vogliono prendere l'alimentazione del veicolo, così come molte altre parti integranti di un'automobile funzionante, e metterlo tutto all'interno della ruota. Sulla base di questa descrizione, probabilmente non ti sorprenderà che questi componenti un po 'nuovi siano chiamati motori nelle ruote. E aziende come Michelin sperano che questa nuova tecnologia rivoluzionerà il futuro dei trasporti.

Il principio di base alla base di un veicolo dotato di motori elettrici sulle ruote è semplice. Il motore a combustione interna che normalmente si trova sotto il cofano semplicemente non è necessario. Viene sostituito con almeno due motori situati nel mozzo delle ruote. Queste ruote contengono non solo i componenti di frenatura, ma anche tutte le funzionalità precedentemente svolte da motore, trasmissione, frizione, sospensioni e altre parti correlate.

Sebbene il concetto sia relativamente semplice in teoria, i motori nelle ruote pongono una serie di domande sulle prestazioni, la funzione e l'efficienza. Daremo uno sguardo a tutte queste domande e ad altre ancora a partire dalla pagina successiva.

Contenuti

1. Prestazioni del motore nella ruota
2. Efficienza del motore nella ruota
3. Potenza del motore nella ruota

Il Protean F 150 EV non ha motore; tuttavia ha quattro motori elettrici sulle ruote che potrebbero produrre più di 100 cavalli per motore (oltre 400 CV in totale). Foto per gentile concessione di Protean Electric

La produzione di un veicolo che utilizza motori elettrici nelle ruote è un processo molto più complesso del semplice strappare il motore e poi stipare i motori elettrici nello spazio inutilizzato all'interno della ruota. Questo tipo di motore elettrico è progettato per funzionare su veicoli ibridi, veicoli a batteria completa e persino veicoli elettrici alimentati a celle a combustibile.

La quantità di potenza generata da questi motori nelle ruote può variare a seconda del produttore e delle dimensioni del motore. Ad esempio, una società chiamata Protean Electric ha presentato un camion Ford F 150 alla fiera Specialty Equipment Market Association (SEMA) nel 2008. Protean ha modificato il Ford F-150 EV rimuovendo il motore V8 e aggiungendo quattro motori elettrici sulle ruote al camion. Ciascuno dei quattro motori Protean Drive è in grado di erogare oltre 100 CV ciascuno, per un totale di 400 CV da tutti e quattro i motori, molto più di quanto prodotto dal motore V8 standard. Ogni motore pesava solo 68 libbre (31 chilogrammi) e guadagnava energia da una batteria agli ioni di litio da 42 kWh che forniva al camion un'autonomia di 100 miglia (161 chilometri) prima della ricarica.

Il numero di motori delle ruote effettivamente utilizzati da un veicolo può essere regolato per soddisfare i requisiti del veicolo. Ad esempio, nella maggior parte dei casi, due motori forniranno potenza sufficiente; tuttavia, se stai parlando di un veicolo a trazione integrale (AWD), un camion fuoristrada o un'auto ad alte prestazioni, ovviamente ciò richiederebbe quattro motori a ruota.

Successivamente, diamo un'occhiata al sistema Active Wheel di Michelin per capire meglio come funziona questa tecnologia.

Il sistema Active Wheel di Michelin contiene non solo il motore elettrico che effettivamente aziona la ruota, ma anche il sistema frenante e un sistema di sospensioni attive. Michelin North America, Inc.

A seconda del produttore, un motore a ruota può contenere una varietà di componenti, ma la maggior parte ha le stesse parti di base. Usiamo il sistema Active Wheel di Michelin come nostro esempio.

L'esterno di un motore a ruota ha pochissime variazioni rispetto a una ruota standard. Tuttavia, una volta tolta la ruota dal veicolo, gli elementi principali del sistema del motore elettrico nella ruota sono esposti. Quell'area relativamente piccola contiene l'impianto frenante, un sistema di sospensioni attive e il motore elettrico che effettivamente aziona la ruota. Il sistema di sospensioni attive nelle ruote è un sistema ad azionamento elettrico in grado di reagire in soli 3 / 1.000 di secondo per correggere automaticamente i movimenti di beccheggio e rollio.

Alcuni modelli di motori nelle ruote offrono anche la cosiddetta frenata rigenerativa. Ciò significa che il sistema cattura parte della propria energia cinetica durante la frenata e la invia indietro per caricare la batteria. Alcuni ibridi, come la Toyota Prius e la Tesla Roadster, incorporano già questa tecnologia di frenata rigenerativa, che fornisce alle automobili un raggio di guida più lungo.

Uno dei maggiori vantaggi dei motori elettrici nelle ruote è il fatto che la potenza passa direttamente dal motore direttamente alla ruota. Riducendo la distanza percorsa dalla potenza aumenta l'efficienza del motore. Ad esempio, in condizioni di guida in città, un motore a combustione interna può funzionare solo con un'efficienza del 20 percento, il che significa che la maggior parte della sua energia viene persa o sprecata tramite i metodi meccanici impiegati per fornire la potenza alle ruote. Si dice che un motore elettrico nella ruota nello stesso ambiente funzioni a circa il 90% di efficienza [fonte: Lepisto].

Suona abbastanza bene, vero? Bene, continua a leggere per scoprire come un motore elettrico nella ruota non sacrifica la potenza aumentando l'efficienza.

Il concept Mitsubishi CT utilizza il propulsore ibrido Mitsubishi In-wheel Electric Vehicle (MIEV), che impiega un motore elettrico in ciascuno dei veicoli a quattro ruote. AP Photo / Paul Sancya

Finora, abbiamo imparato che la combinazione di diversi motori nelle ruote può erogare più di 600 cavalli e che possono ricevere la propria energia durante la frenata, ma per quanto riguarda la potenza istantanea che a volte è richiesta alle ruote? In altre parole, questi motori elettrici nelle ruote forniscono una coppia sufficiente per ogni applicazione? Dopo tutto, la coppia gioca un ruolo importante nei tempi di risposta e nelle prestazioni di qualsiasi automobile, non è vero??

In un veicolo dotato di motori elettrici integrati nelle ruote, c'è molta coppia disponibile, quasi istantaneamente, in effetti. I motori elettrici producono un'elevata quantità di coppia e poiché tale forza viene trasmessa direttamente alla ruota, si perde molto poco nel trasferimento. Ogni ruota può essere dotata di sensori per determinare la quantità di coppia richiesta in un dato momento. Sistemi simili esistono ora nelle auto su strada, ma i tempi di risposta sono leggermente più lenti a causa del numero di componenti coinvolti e dei percorsi di comunicazione elettrica più complessi.

Su un veicolo dotato di motori elettrici nelle ruote, diversi sistemi principali sono alloggiati all'interno della ruota stessa. Quindi, è ovvio che molti dei componenti principali di un'automobile tradizionale possono essere rimossi. Abbiamo accennato all'inizio di questo articolo che il motore, la trasmissione, la frizione, le sospensioni e altre parti correlate possono essere eliminate sui veicoli dotati di motori elettrici nelle ruote perché i componenti nelle ruote gestiscono tutte queste funzioni. Questa sostituzione di funzioni meccaniche con funzioni elettriche viene spesso definita tecnologia by-wire -- come drive-by-wire o brake-by-wire, per esempio.

L'eliminazione del motore rende possibile aggiungere miglioramenti strutturali e di design a un veicolo. Ad oggi, i test del sistema del motore elettrico nella ruota sono stati condotti da molte case automobilistiche e aziende tecnologiche, tra cui la Venturi Corporation di Monaco per l'uso nel suo concept vehicle Volage, ma le questioni di affidabilità, durata e sicurezza sono difficili da segnalare senza una diffusione diffusa utilizzo del sistema.

Per ulteriori informazioni sui motori elettrici nelle ruote e sulle società che sviluppano e testano la tecnologia, seguire i collegamenti nella pagina successiva.

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Altri ottimi link

• Michelin USA
• Unità Hi-Pa F-150

fonti

• Doggett, Scott. "Michelin commercializzerà Active Wheel; la tecnologia apparirà nelle automobili del 2010". Edmunds.com. 1 dicembre 2008. (10 marzo 2009) http://blogs.edmunds.com/greencaradvisor/Manufacturers/heuliez/
• Eureka Magazine. "Facendo il caso per le ruote senza spazzole." Settembre 2008. (10 marzo 2009) http://www.pmlflightlink.com/pdfs/eureka.pdf
• Garrett, Jerry. "L'esibizione per prestazioni roventi prende una svolta ecologica". Il New York Times. 6 novembre 2008. (10 marzo 2009) http://www.nytimes.com/2008/11/09/automobiles/09SEMA.html
• GreenCar.com. "I motori sulle ruote potrebbero essere la prossima grande novità?" 1 ottobre 2007 (11 marzo 2009) http://www.greencar.com/articles/could-wheel-motors-next-big-thing.php
• Lepisto, Christine. "Michelin svela Active Wheel in un'auto elettrica a prezzi accessibili". TreeHugger.com. 30 novembre 2008. (9 marzo 2009) http://www.treehugger.com/files/2008/11/active-wheel-affordable-electric-car.php
• Michelin. "Ruota attiva Michelin". 2 ottobre 2008. (4 marzo 2009) http://www.michelin.com/corporate/actualites/en/document.DocumentRepositoryServlet?codeDocument=7735&codeRepository=MICHCORP&codeRubrique=salonauto2008