Jak działają silniki w kołach

Firma Michelin ma nadzieję, że jej system Active Wheel wkrótce zyska popularność wśród producentów samochodów. Michelin North America, Inc..

Większość właścicieli samochodów nie myśli zbytnio o kołach i oponach swoich samochodów - i naprawdę kto może ich winić? Jeśli Twoje opony działają tak, jak powinny, zwykle nie ma o wiele więcej do przemyślenia. Tworzenie dobrych opon wymaga znacznej ilości technologii, projektów i badań, ale tylko dwie rzeczy przychodzą na myśl, gdy ktoś kupuje nowe opony: Ile kosztują? I jak długo będą trwać?

Jednak od nieco ponad dziesięciu lat wielu producentów samochodów i firm oponiarskich ciężko pracuje, aby zmienić sposób myślenia właścicieli samochodów i ich używania. Mówiąc dokładniej, chcą wziąć zasilanie pojazdu, a także wiele innych integralnych części działającego samochodu i umieścić to wszystko wewnątrz koła. Opierając się na tym opisie, prawdopodobnie nie będzie dla ciebie zaskoczeniem, że te nieco nowe komponenty nazywane są silnikami w kołach. Firmy takie jak Michelin mają nadzieję, że ta nowa technologia zrewolucjonizuje przyszłość transportu.

Podstawowa zasada działania pojazdu wyposażonego w silniki elektryczne w kołach jest prosta. Silnik spalinowy, który normalnie znajduje się pod maską, po prostu nie jest potrzebny. Zastąpiony jest co najmniej dwoma silnikami umieszczonymi w piaście kół. Koła te zawierają nie tylko elementy układu hamulcowego, ale także wszystkie funkcje, które poprzednio spełniał silnik, skrzynia biegów, sprzęgło, zawieszenie i inne powiązane części..

Chociaż koncepcja jest stosunkowo prosta w teorii, silniki w kołach stawiają szereg pytań dotyczących osiągów, funkcji i wydajności. Przyjrzymy się wszystkim tym pytaniom i innym, zaczynając od następnej strony.

Zawartość

1. Osiągi silnika w kole
2. Wydajność silnika w kołach
3. Moc silnika w kole

Protean F 150 EV nie ma silnika; jednak ma cztery silniki elektryczne w kołach, które mogą wytwarzać ponad 100 koni mechanicznych na silnik (łącznie ponad 400 KM). Zdjęcie dzięki uprzejmości Protean Electric

Wyprodukowanie pojazdu wykorzystującego silniki elektryczne w kołach jest procesem o wiele bardziej złożonym niż zwykłe wyrywanie silnika, a następnie wpychanie silników elektrycznych w niewykorzystaną przestrzeń wewnątrz koła. Ten typ silnika elektrycznego jest przeznaczony do pracy w pojazdach hybrydowych, pojazdach w pełni zasilanych bateriami, a nawet pojazdach elektrycznych zasilanych ogniwami paliwowymi.

Ilość mocy generowanej przez te silniki w kołach może się różnić w zależności od producenta i wielkości silnika. Na przykład firma Protean Electric zaprezentowała ciężarówkę Ford F 150 na targach Special Equipment Market Association (SEMA) w 2008 roku. Protean zmodyfikował Forda F-150 EV, usuwając silnik V8 i dodając cztery silniki elektryczne w kołach do samochód ciężarowy. Każdy z czterech silników Protean Drive jest w stanie dostarczyć ponad 100 KM każdy, co daje łącznie 400 KM ze wszystkich czterech silników - znacznie więcej niż w przypadku standardowego silnika V8. Każdy silnik ważył tylko 68 funtów (31 kilogramów) i uzyskał moc z akumulatora litowo-jonowego o pojemności 42 kWh, który zapewniał ciężarówce zasięg 100 mil (161 kilometrów) przed ponownym naładowaniem.

Liczbę silników w kołach faktycznie używanych przez pojazd można dostosować, aby spełnić wymagania pojazdu. Na przykład w większości przypadków dwa silniki dostarczą wystarczającą moc; jednak jeśli mówisz o pojeździe z napędem na wszystkie koła (AWD) - albo terenowej ciężarówce, albo samochodem wyczynowym - oczywiście wymagałoby to czterech silników w kołach.

W następnej kolejności przyjrzyjmy się systemowi Active Wheel firmy Michelin, aby lepiej zrozumieć, jak działa ta technologia.

System Active Wheel firmy Michelin obejmuje nie tylko silnik elektryczny, który faktycznie napędza koło, ale także układ hamulcowy i aktywny układ zawieszenia. Michelin North America, Inc..

W zależności od producenta, silnik w kole może zawierać różne komponenty, ale większość ma te same podstawowe części. Jako przykład używamy systemu Active Wheel firmy Michelin.

Zewnętrzna strona silnika w kole ma bardzo małe różnice w porównaniu ze standardowym kołem. Jednak po zdjęciu koła z pojazdu odsłonięte zostają główne elementy układu elektrycznego silnika w kołach. Ten stosunkowo niewielki obszar obejmuje układ hamulcowy, aktywny układ zawieszenia i silnik elektryczny, który faktycznie napędza koło. Aktywne zawieszenie w kole to system sterowany elektrycznie, który może reagować w ciągu zaledwie 3/1000 sekundy, aby automatycznie korygować ruchy pochylania i kołysania.

Niektóre konstrukcje silników w kołach oferują również tak zwane hamowanie regeneracyjne. Oznacza to, że system podczas hamowania przechwytuje część własnej energii kinetycznej i przesyła ją z powrotem w celu naładowania akumulatora. Niektóre hybrydy, takie jak Toyota Prius i Tesla Roadster, już zawierają tę technologię hamowania regeneracyjnego, która zapewnia samochodom większy zasięg jazdy..

Jedną z największych zalet silników elektrycznych w kołach jest fakt, że moc jest przekazywana bezpośrednio z silnika bezpośrednio na koło. Zmniejszenie odległości pokonywanej przez moc zwiększa sprawność silnika. Na przykład w warunkach jazdy miejskiej silnik spalinowy może pracować tylko z 20-procentową sprawnością, co oznacza, że ​​większość jego energii jest tracona lub marnowana za pomocą metod mechanicznych stosowanych w celu przeniesienia mocy na koła. Mówi się, że silnik elektryczny w kole w tym samym środowisku działa z wydajnością około 90 procent [źródło: Lepisto].

Brzmi całkiem nieźle, prawda? Cóż, czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak silnik elektryczny na kołach nie poświęca mocy, jednocześnie zwiększając wydajność.

Koncepcja Mitsubishi CT wykorzystuje hybrydowy układ napędowy Mitsubishi In-Wheel Electric Vehicle (MIEV), który wykorzystuje silnik elektryczny w każdym z czterech kół pojazdu. AP Photo / Paul Sancya

Do tej pory dowiedzieliśmy się, że połączenie kilku silników w kołach może generować ponad 600 koni mechanicznych i że podczas hamowania mogą odbierać własną energię, ale co z chwilową mocą, która czasami jest wymagana na kołach? Innymi słowy, czy te silniki elektryczne w kołach zapewniają wystarczający moment obrotowy do każdego zastosowania? W końcu moment obrotowy odgrywa ważną rolę w czasie reakcji i osiągach każdego samochodu, prawda??

W pojeździe wyposażonym w silniki elektryczne w kołach dostępny jest duży moment obrotowy - prawie natychmiast. Silniki elektryczne wytwarzają dużą ilość momentu obrotowego, a ponieważ ta siła jest przenoszona bezpośrednio na koło, bardzo niewiele jest traconych podczas przenoszenia. Każde koło może być wyposażone w czujniki określające wymagany moment obrotowy w danym momencie. Podobne systemy istnieją obecnie w samochodach na drogach, ale czasy reakcji są nieco wolniejsze ze względu na liczbę zaangażowanych komponentów i bardziej złożone ścieżki komunikacji elektrycznej.

W pojeździe wyposażonym w silniki elektryczne w kołach, kilka głównych układów jest umieszczonych w samym kole. Jest więc logiczne, że można usunąć wiele podstawowych elementów tradycyjnego samochodu. Wspomnieliśmy na początku tego artykułu, że silnik, skrzynię biegów, sprzęgło, zawieszenie i inne powiązane części można wyeliminować w pojazdach wyposażonych w silniki elektryczne w kołach, ponieważ wszystkie te funkcje spełniają elementy w kołach. To zastąpienie funkcji mechanicznych funkcjami elektrycznymi jest często określane jako technologia przewodowa -- na przykład drive-by-wire lub brake-by-wire.

Wyeliminowanie silnika umożliwia dodanie ulepszeń konstrukcyjnych i konstrukcyjnych do pojazdu. Do tej pory testy układu elektrycznego silnika w kołach zostały przeprowadzone przez wielu producentów samochodów i firm technologicznych, w tym przez Venturi Corporation z Monako, do wykorzystania w jej koncepcyjnym pojeździe Volage, ale kwestie niezawodności, trwałości i bezpieczeństwa są trudne do omówienia bez szeroko rozpowszechnionych korzystanie z systemu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat silników elektrycznych do kół oraz firm opracowujących i testujących technologię, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• Jak działają ogniwa paliwowe
• Jak działa hamowanie regeneracyjne
• Jak działają opony
• Jak działają samochody elektryczne
• Jak działają silniki samochodowe
• Jak działa system GMs Hy-wire

Więcej świetnych linków

• Michelin USA
• Napęd Hi-Pa F-150

Źródła

• Doggett, Scott. „Michelin skomercjalizuje aktywne koła; technologia pojawi się w samochodach 2010”. Edmunds.com. 1 grudnia 2008 r. (10 marca 2009) http://blogs.edmunds.com/greencaradvisor/Manywordss/heuliez/
• Magazyn Eureka. „Sprawa dla kół bezszczotkowych”. Wrzesień 2008. (10 marca 2009) http://www.pmlflightlink.com/pdfs/eureka.pdf
• Garrett, Jerry. „Wystawa gorących spektakli przybiera zielony obrót”. The New York Times. 6 listopada 2008. (10 marca 2009) http://www.nytimes.com/2008/11/09/automobiles/09SEMA.html
• GreenCar.com. „Czy silniki do kół mogą być kolejną wielką rzeczą?” 1 października 2007. (11 marca 2009) http://www.greencar.com/articles/could-wheel-motors-next-big-thing.php
• Lepisto Christine. „Michelin prezentuje aktywne koło w niedrogim samochodzie elektrycznym”. TreeHugger.com. 30 listopada 2008. (9 marca 2009) http://www.treehugger.com/files/2008/11/active-wheel-affordable-electric-car.php
• Michelin. „Aktywne koło Michelin”. 2 października 2008 r. (4 marca 2009) http://www.michelin.com/corporate/actualites/en/document.DocumentRepositoryServlet?codeDocument=7735&codeRepository=MICHCORP&codeRubrique=salonauto2008