Jak działają silniki w kołach

Większość właścicieli samochodów nie zastanawia się zbytnio nad kołami i oponami w swoich samochodach – a kto naprawdę może ich winić? Jeśli Twoje opony działają tak, jak powinny, zwykle nie ma zbyt wiele do przemyślenia. Istnieje wiele technologii, projektów i badań, które są potrzebne do stworzenia dobrej opony, ale tylko dwie rzeczy zwykle przychodzą na myśl, gdy ktoś kupuje nowe opony : Ile one kosztują? A jak długo będą trwać?

Jednak od nieco ponad dekady wielu producentów samochodów i firm oponiarskich ciężko pracuje nad zmianą sposobu myślenia i użytkowania opon przez właścicieli samochodów. Mówiąc dokładniej, chcą wziąć zasilanie pojazdu, a także wiele innych integralnych części sprawnego samochodu, i umieścić je w kole. 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 zwykle znajduje się pod maską, po prostu nie jest potrzebny. Zastąpiono go co najmniej dwoma silnikami umieszczonymi w piaście kół. Koła te zawierają nie tylko elementy układu hamulcowego , ale również wszystkie funkcje, które wcześniej wykonywał silnik, skrzynia biegów , sprzęgło , zawieszenie i inne powiązane części.

Chociaż koncepcja jest teoretycznie stosunkowo prosta, silniki w kołach stawiają wiele pytań dotyczących wydajności, funkcji i sprawności. Przyjrzymy się wszystkim tym pytaniom i innym, zaczynając na następnej stronie.

1. Wydajność silnika w kole
2. Sprawność silnika w kole
3. Moc silnika w kole

Produkcja pojazdu, który wykorzystuje silniki elektryczne w kołach, jest procesem znacznie bardziej złożonym niż samo wyrywanie silnika, a następnie wciskanie silników elektrycznych w niewykorzystaną przestrzeń wewnątrz koła. Ten typ silnika elektrycznego przeznaczony jest do pracy w pojazdach hybrydowych, pojazdach w pełni zasilanych bateryjnie, 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 samochód ciężarowy Ford F 150 na targach Specialty Equipment Market Association (SEMA) w 2008 roku. Protean zmodyfikował Forda F-150 EV, usuwając silnik V8 i dodając cztery silniki elektryczne w kołach. samochód ciężarowy. Każdy z czterech silników Protean Drive jest w stanie dostarczyć ponad 100 KM każdy, łącznie 400 KM ze wszystkich czterech silników – znacznie więcej niż w przypadku standardowego silnika V8. Każdy silnik ważył tylko 68 funtów (31 kilogramów) i pozyskiwał energię z akumulatora litowo-jonowego o pojemności 42 kWh, który zapewniał ciężarówce zasięg 100 mil (161 kilometrów) przed ponownym naładowaniem.

Liczba silników w kołach faktycznie używanych przez pojazd może być dostosowana do wymagań pojazdu. Na przykład w większości przypadków dwa silniki będą dostarczać wystarczającą moc; jednak, jeśli mówisz o pojeździe z napędem na wszystkie koła (AWD) – albo ciężarówce terenowej, albo samochodzie wyczynowym – oczywiście wymagałoby to czterech silników na koła.

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

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

Zewnętrzna część silnika w kole ma bardzo małą zmienność w porównaniu ze standardowym kołem. Jednak po zdjęciu koła z pojazdu odsłonięte zostają główne elementy układu silnika elektrycznego w kole. Ta stosunkowo niewielka powierzchnia zawiera układ hamulcowy , aktywne zawieszenie oraz silnik elektryczny, który faktycznie napędza koło. Aktywne zawieszenie w kołach to elektrycznie sterowany system, który może reagować w ciągu zaledwie 3/1000 sekundy, automatycznie korygując ruchy pochylenia i toczenia.

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

Jedną z największych zalet silników elektrycznych w kołach jest fakt, że moc trafia bezpośrednio z silnika bezpośrednio do koła. Zmniejszenie odległości, jaką pokonuje moc, zwiększa sprawność silnika. Na przykład w warunkach jazdy miejskiej silnik spalinowy może pracować tylko z 20-procentową wydajnością, co oznacza, że ​​większość jego energii jest tracona lub marnowana przez mechaniczne metody stosowane w celu przeniesienia mocy na koła. Mówi się, że silnik elektryczny umieszczony w kołach w tym samym środowisku działa z około 90% wydajnością [źródło: Lepisto ].

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

Do tej pory dowiedzieliśmy się, że kombinacja kilku silników w kołach może wytwarzać ponad 600 koni mechanicznych i mogą otrzymywać własną energię podczas hamowania, 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 – w rzeczywistości niemal natychmiast. Silniki elektryczne wytwarzają duży moment obrotowy, a ponieważ siła ta jest przenoszona bezpośrednio na koło, bardzo niewiele traci się podczas przenoszenia. Każde koło może być wyposażone w czujniki określające, jaki moment obrotowy jest wymagany 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 systemów jest umieszczonych w samym kole. Jest więc zrozumiałe, że wiele podstawowych elementów tradycyjnego samochodu można usunąć. Wspomnieliśmy na początku tego artykułu, że silnik, skrzynia biegów, sprzęgło, zawieszenie i inne powiązane części można wyeliminować w pojazdach wyposażonych w silniki elektryczne w kołach, ponieważ komponenty w kołach obsługują wszystkie te funkcje. 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 wiele producentów samochodów i firm technologicznych, w tym Venturi Corporation z Monako, do użytku w pojeździe koncepcyjnym Volage przeprowadziło testy układu elektrycznego silnika w kołach , ale kwestie niezawodności, trwałości i bezpieczeństwa są trudne do zgłaszania bez rozpowszechnienia korzystanie z systemu.

Aby uzyskać więcej informacji o silnikach elektrycznych w kołach oraz firmach opracowujących i testujących tę technologię, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków