Hoe in-wheel-motoren werken

  • Jacob Hoover
  • 0
  • 4315
  • 708
Michelin hoopt dat zijn Active Wheel-systeem snel zal aanslaan bij autofabrikanten. Michelin Noord-Amerika, Inc..

De meeste autobezitters besteden niet veel aandacht aan de wielen en banden van hun auto - en wie kan hen dat kwalijk nemen? Als uw banden werken zoals ze zouden moeten, is er meestal niet veel meer om over na te denken. Er is een aanzienlijke hoeveelheid technologie, ontwerp en onderzoek nodig om een ​​goede band te maken, maar er komen meestal maar twee dingen in je op als iemand nieuwe banden koopt: hoeveel kosten ze? En hoe lang zullen ze duren?

Al iets meer dan een decennium hebben veel autofabrikanten en bandenfabrikanten echter hard gewerkt om de manier waarop autobezitters denken over en gebruik van hun banden te veranderen. Meer specifiek willen ze de stroomvoorziening van het voertuig, evenals vele andere integrale onderdelen van een functionerende auto, nemen en deze allemaal in het wiel plaatsen. Op basis van die beschrijving zal het je waarschijnlijk niet verbazen dat deze ietwat nieuwe componenten in-wheel motoren worden genoemd. En bedrijven als Michelin hopen dat deze nieuwe technologie een revolutie teweeg zal brengen in de toekomst van transport.

Het basisprincipe achter een voertuig met in-wheel elektromotoren is eenvoudig. De verbrandingsmotor die normaal onder de motorkap zit, is simpelweg niet nodig. Het is vervangen door ten minste twee motoren die zich in de naaf van de wielen bevinden. Deze wielen bevatten niet alleen de remcomponenten, maar ook alle functionaliteit die voorheen werd uitgevoerd door de motor, transmissie, koppeling, ophanging en andere gerelateerde onderdelen..

Hoewel het concept in theorie relatief eenvoudig is, stellen wielmotoren een aantal vragen over prestatie, functie en efficiëntie. We zullen al deze vragen bekijken, en meer vanaf de volgende pagina.

Inhoud
  1. Motorprestaties in het wiel
  2. Motorefficiëntie in het wiel
  3. Motorvermogen in het wiel
De Protean F 150 EV heeft geen motor; hij heeft echter vier in-wheel elektromotoren die meer dan 100 pk per motor kunnen produceren (meer dan 400 pk in totaal). Foto met dank aan Protean Electric

Het produceren van een voertuig dat gebruikmaakt van in-wheel elektromotoren is een proces dat veel complexer is dan alleen de motor uitscheuren en vervolgens elektromotoren in de ongebruikte ruimte in het wiel proppen. Dit type elektromotor is ontworpen om te werken op hybride voertuigen, voertuigen met volledige batterijvoeding en zelfs elektrische voertuigen met brandstofcel.

De hoeveelheid stroom die door deze in-wheel-motoren wordt gegenereerd, kan variëren, afhankelijk van de fabrikant en de grootte van de motor. Een bedrijf genaamd Protean Electric onthulde bijvoorbeeld een Ford F 150-truck op de beurs van de Specialty Equipment Market Association (SEMA) in 2008. Protean paste de Ford F-150 EV aan door de V8-motor te verwijderen en vier in-wheel elektromotoren toe te voegen aan de vrachtwagen. Elk van de vier Protean Drive-motoren kan elk meer dan 100 pk leveren, in totaal 400 pk uit alle vier de motoren - veel meer dan geproduceerd door de standaard V8-motor. Elke motor woog slechts 31 kilogram en kreeg vermogen van een 42 kWh lithium-ionbatterij die de truck een actieradius van 161 kilometer gaf voordat hij weer werd opgeladen.

Het aantal wielmotoren dat een voertuig daadwerkelijk gebruikt, kan worden aangepast aan de voertuigvereisten. In de meeste gevallen zullen bijvoorbeeld twee motoren voldoende vermogen leveren; als je het echter hebt over een voertuig met vierwielaandrijving (AWD) - een offroad-truck of een prestatieauto - dan heb je natuurlijk vier in-wheel-motoren nodig.

Laten we nu eens kijken naar het Active Wheel-systeem van Michelin om beter te begrijpen hoe deze technologie werkt.

Het Active Wheel-systeem van Michelin bevat niet alleen de elektromotor die het wiel daadwerkelijk aandrijft, maar ook het remsysteem en een actief veersysteem. Michelin Noord-Amerika, Inc..

Afhankelijk van de fabrikant kan een in-wheel motor verschillende componenten bevatten, maar de meeste hebben dezelfde basisonderdelen. We gebruiken het Active Wheel-systeem van Michelin als ons voorbeeld.

De buitenkant van een in-wheel motor heeft weinig variatie in vergelijking met een standaard wiel. Zodra het wiel echter van het voertuig is gehaald, worden de belangrijkste elementen van het in-wheel elektrische motorsysteem zichtbaar. Dat relatief kleine oppervlak bevat het remsysteem, een actief veersysteem en de elektromotor die het wiel daadwerkelijk aandrijft. Het actieve ophangsysteem in het wiel is een elektrisch bediend systeem dat in slechts 3 / 1.000ste van een seconde kan reageren om automatisch pitching en rollende bewegingen te corrigeren.

Sommige in-wheel motorontwerpen bieden ook zogenaamd regeneratief remmen. Dat betekent dat het systeem een ​​deel van zijn eigen kinetische energie opvangt tijdens het remmen en deze terugstuurt om de batterij op te laden. Sommige hybrides, zoals de Toyota Prius en Tesla Roadster, beschikken al over deze regeneratieve remtechnologie, waardoor de auto's een groter rijbereik hebben..

Een van de grootste voordelen van in-wheel elektromotoren is het feit dat het vermogen rechtstreeks van de motor rechtstreeks naar het wiel gaat. Door de afstand die de kracht aflegt te verkleinen, wordt de efficiëntie van de motor vergroot. In stadsverkeer kan een verbrandingsmotor bijvoorbeeld maar met een efficiëntie van 20 procent werken, wat betekent dat de meeste energie verloren gaat of wordt verspild via de mechanische methoden die worden gebruikt om het vermogen naar de wielen te krijgen. Een in-wheel elektromotor in dezelfde omgeving zou ongeveer 90 procent efficiënt werken [bron: Lepisto].

Klinkt best goed, toch? Blijf lezen om erachter te komen hoe een in-wheel elektromotor geen vermogen opoffert en tegelijkertijd de efficiëntie verhoogt.

Het Mitsubishi CT-concept maakt gebruik van de Mitsubishi In-wheel Electric Vehicle (MIEV) hybride aandrijflijn, die een elektromotor gebruikt in elk van de vier wielen van het voertuig. AP Foto / Paul Sancya

Tot nu toe hebben we geleerd dat de combinatie van verschillende in-wheel motoren meer dan 600 pk kan produceren en dat ze hun eigen energie kunnen ontvangen tijdens het remmen, maar hoe zit het met het momentane vermogen dat soms nodig is aan de wielen? Met andere woorden: leveren deze in-wheel elektromotoren voldoende koppel voor elke toepassing? Koppel speelt immers een belangrijke rol in de reactietijd en prestaties van een auto, nietwaar?

In een auto die is uitgerust met in-wheel elektromotoren, is er veel koppel beschikbaar - vrijwel onmiddellijk. Elektromotoren produceren een hoog koppel, en aangezien die kracht rechtstreeks op het wiel wordt overgebracht, gaat er weinig verloren bij de overdracht. Elk wiel kan worden uitgerust met sensoren om te bepalen hoeveel koppel er op een bepaald moment nodig is. Vergelijkbare systemen bestaan ​​nu in auto's op de weg, maar de responstijden zijn iets langzamer vanwege het aantal betrokken componenten en de complexere elektrische communicatiepaden.

Op een voertuig dat is uitgerust met in-wheel elektromotoren, zijn verschillende belangrijke systemen ondergebracht in het wiel zelf. Het spreekt dus vanzelf dat veel van de kerncomponenten van een traditionele auto kunnen worden verwijderd. We vermeldden aan het begin van dit artikel dat de motor, transmissie, koppeling, ophanging en andere gerelateerde onderdelen kunnen worden weggelaten op voertuigen die zijn uitgerust met in-wheel elektromotoren, omdat de in-wheel-componenten al deze functies uitvoeren. Deze vervanging van mechanische functies door elektrische functies wordt vaak aangeduid als by-wire technologie -- zoals drive-by-wire, of brake-by-wire, bijvoorbeeld.

Door het weglaten van de motor is het mogelijk om ontwerp- en structurele verbeteringen aan een voertuig toe te voegen. Tot op heden is het in-wheel elektromotorsysteem getest door veel autofabrikanten en technologiebedrijven, waaronder de Venturi Corporation of Monaco voor gebruik in zijn Volage-conceptvoertuig, maar vragen over betrouwbaarheid, duurzaamheid en veiligheid zijn moeilijk te rapporteren zonder wijdverbreid. gebruik van het systeem.

Volg de links op de volgende pagina voor meer informatie over in-wheel elektromotoren en de bedrijven die de technologie ontwikkelen en testen.

Gerelateerde artikelen

  • Hoe brandstofcellen werken
  • Hoe regeneratief remmen werkt
  • Hoe banden werken
  • Hoe elektrische auto's werken
  • Hoe automotoren werken
  • Hoe GMs Hy-wire-systeem werkt

Meer geweldige links

  • Michelin USA
  • Hi-Pa-schijf F-150

Bronnen

  • Doggett, Scott. "Michelin gaat Active Wheel commercialiseren; Technologie verschijnt in auto's van 2010." Edmunds.com. 1 december 2008. (10 maart 2009) http://blogs.edmunds.com/greencaradvisor/Manufacturers/heuliez/
  • Eureka Magazine. "Het pleiten voor brushless wielen." September 2008. (10 maart 2009) http://www.pmlflightlink.com/pdfs/eureka.pdf
  • Garrett, Jerry. "Tentoonstelling voor gloeiend hete prestaties neemt een groene wending." De New York Times. 6 november 2008. (10 maart 2009) http://www.nytimes.com/2008/11/09/automobiles/09SEMA.html
  • GreenCar.com. "Kunnen in-wheel-motoren het volgende grote ding zijn?" 1 oktober 2007. (11 maart 2009) http://www.greencar.com/articles/could-wheel-motors-next-big-thing.php
  • Lepisto, Christine. "Michelin onthult actief wiel in betaalbare elektrische auto." TreeHugger.com. 30 november 2008. (9 maart 2009) http://www.treehugger.com/files/2008/11/active-wheel-affordable-electric-car.php
  • Michelin. "Michelin Active Wheel." 2 oktober 2008. (4 maart 2009) http://www.michelin.com/corporate/actualites/en/document.DocumentRepositoryServlet?codeDocument=7735&codeRepository=MICHCORP&codeRubrique=salonauto2008



Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.

De meest interessante artikelen over geheimen en ontdekkingen. Veel nuttige informatie over alles
Artikelen over wetenschap, ruimte, technologie, gezondheid, milieu, cultuur en geschiedenis. Duizenden onderwerpen uitleggen, zodat u weet hoe alles werkt