La maggior parte dei proprietari di auto non pensa molto alle ruote e ai pneumatici delle loro auto - e chi può biasimarli, davvero? Se le tue gomme 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 di solito vengono in mente solo due cose 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 del volante. Sulla base di quella descrizione, probabilmente non ti sorprenderà che questi componenti in qualche modo nuovi siano chiamati motori a ruota. E aziende come Michelin sperano che questa nuova tecnologia rivoluzionerà il futuro dei trasporti.
Il principio alla base di un veicolo dotato di motori elettrici in-wheel è semplice. Il motore a combustione interna che si trova normalmente sotto il cofano semplicemente non è necessario. Viene sostituito con almeno due motori posizionati nel mozzo delle ruote. Queste ruote contengono non solo i componenti dei freni, ma anche tutte le funzionalità precedentemente eseguite da motore, trasmissione, frizione, sospensioni e altre parti correlate.
Sebbene il concetto sia relativamente semplice in teoria, i motori interni alle ruote pongono una serie di domande su prestazioni, funzionalità ed efficienza. Daremo un'occhiata a tutte queste domande e altre ancora a partire dalla pagina successiva.
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La produzione di un veicolo che utilizza motori elettrici sulle ruote è un processo molto più complesso rispetto alla semplice rottura del motore e quindi al riempimento dei motori elettrici nello spazio inutilizzato all'interno della ruota. Questo tipo di motore elettrico è progettato per funzionare su veicoli ibridi, veicoli completamente alimentati a batteria e persino veicoli elettrici alimentati a celle a combustibile.
La quantità di potenza generata da questi motori sulle 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 mostra Specialty Equipment Market Association (SEMA) nel 2008. Protean ha modificato la Ford F-150 EV rimuovendo il motore V8 e aggiungendo quattro motori elettrici su 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 riceveva potenza da una batteria agli ioni di litio da 42 kWh che forniva al camion un'autonomia di 161 chilometri prima di ricaricarsi.
Il numero di motori a ruota 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), che sia un fuoristrada o un'auto ad alte prestazioni, ovviamente ciò richiederebbe quattro motori sulle ruote.
Successivamente, diamo un'occhiata al sistema Active Wheel di Michelin per capire meglio come funziona questa tecnologia.
A seconda del produttore, un motore a ruota può contenere una varietà di componenti, ma la maggior parte ha le stesse parti di base. Utilizziamo il sistema Active Wheel di Michelin come 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 in-wheel vengono scoperti. Quell'area relativamente piccola contiene l'impianto frenante, un sistema di sospensione attivo e il motore elettrico che aziona effettivamente la ruota. Il sistema di sospensioni attive sulla ruota è un sistema elettrico che può reagire in soli 3/1000 di secondo per correggere automaticamente i movimenti di beccheggio e rollio.
Alcuni modelli di motori sulle ruote offrono anche quella che viene chiamata frenata rigenerativa. Ciò significa che il sistema cattura parte della propria energia cinetica durante la frenata e la rimanda per caricare la batteria. Alcuni ibridi, come Toyota Prius e Tesla Roadster, incorporano già questa tecnologia di frenata rigenerativa, che fornisce alle automobili un'autonomia più lunga.
Uno dei maggiori vantaggi dei motori elettrici in-wheel è il fatto che la potenza passa direttamente dal motore direttamente alla ruota. La riduzione della 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%, il che significa che la maggior parte della sua energia viene persa o sprecata attraverso i metodi meccanici impiegati per fornire potenza alle ruote. Si dice che un motore elettrico nella ruota nello stesso ambiente funzioni con un'efficienza di circa il 90 percento [fonte:Lepisto].
Suona abbastanza bene, vero? Bene, continua a leggere per scoprire come un motore elettrico in-wheel non sacrifica la potenza aumentando l'efficienza.
Finora, abbiamo imparato che la combinazione di diversi motori sulle ruote può erogare più di 600 cavalli e che possono ricevere la propria energia durante la frenata, ma che dire della potenza istantanea che a volte è richiesta alle ruote? In altre parole, questi motori elettrici sulle ruote forniscono una coppia sufficiente per ogni applicazione? Dopotutto, la coppia gioca un ruolo importante nel tempo di risposta e nelle prestazioni di qualsiasi automobile, vero?
In un veicolo dotato di motori elettrici sulle ruote, c'è molta coppia disponibile, quasi istantaneamente, di fatto. 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 quanta coppia è richiesta in un dato momento. Sistemi simili esistono ora nelle auto in circolazione, 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 in-wheel, diversi sistemi principali sono alloggiati all'interno della ruota stessa. Quindi, è logico che molti dei componenti principali di un'automobile tradizionale possano 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 interni alle ruote perché i componenti interni alle 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 consente di aggiungere design e miglioramenti strutturali a un veicolo. Ad oggi, molte case automobilistiche e società tecnologiche hanno condotto test del sistema del motore elettrico sulle ruote, tra cui la Venturi Corporation di Monaco per l'uso nel suo concept car Volage, ma è difficile segnalare problemi di affidabilità, durata e sicurezza senza una diffusione diffusa utilizzo del sistema.
Per ulteriori informazioni sui motori elettrici sulle ruote e sulle aziende che sviluppano e testano la tecnologia, segui i link nella pagina successiva.
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