De meeste autobezitters besteden niet veel aandacht aan de wielen en banden van hun auto's - en wie kan het hen kwalijk nemen? Als uw banden werken zoals ze zouden moeten werken, is er meestal niet veel meer om over na te denken. Er komt veel technologie, ontwerp en onderzoek kijken bij het maken van een goede band, maar als iemand nieuwe banden koopt, komen er meestal maar twee dingen in je op:hoeveel kosten ze? En hoe lang gaan ze mee?
Al iets meer dan een decennium werken veel autofabrikanten en bandenfabrikanten er echter hard aan om de manier waarop autobezitters denken over hun banden en deze gebruiken te veranderen. Meer specifiek willen ze de stroomvoorziening van het voertuig nemen, evenals vele andere integrale onderdelen van een functionerende auto, en dit allemaal in het wiel plaatsen. Op basis van die beschrijving zal het je waarschijnlijk niet verbazen dat deze enigszins 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 van een voertuig met in-wheel elektromotoren is eenvoudig. De verbrandingsmotor die normaal onder de motorkap te vinden is, is simpelweg niet nodig. Het is vervangen door ten minste twee motoren in de naaf van de wielen. 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 in-wheel motoren een aantal vragen over prestaties, functie en efficiëntie. We zullen al deze vragen en meer bekijken vanaf de volgende pagina.
Inhoud
Het produceren van een voertuig dat gebruik maakt van in-wheel elektromotoren is een proces dat veel complexer is dan alleen de motor eruit halen en vervolgens elektromotoren in de ongebruikte ruimte in het wiel proppen. Dit type elektromotor is ontworpen om te werken op hybride voertuigen, volledig op batterijen werkende voertuigen en zelfs op brandstofcel-aangedreven elektrische voertuigen.
De hoeveelheid vermogen 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 Specialty Equipment Market Association (SEMA)-show in 2008. Protean paste de Ford F-150 EV aan door de V8-motor te verwijderen en vier in-wheel elektrische motoren toe te voegen aan de vrachtauto. Elk van de vier Protean Drive-motoren kan elk meer dan 100 pk leveren, een totaal van 400 pk van alle vier de motoren - veel meer dan de standaard V8-motor. Elke motor woog slechts 31 kilogram en werd aangedreven door een 42 kWh lithium-ionbatterij die de truck een bereik van 100 mijl (161 kilometer) gaf voordat hij werd opgeladen.
Het aantal in-wheel motoren dat een voertuig daadwerkelijk gebruikt, kan worden aangepast aan de voertuigeisen. Zo zullen in de meeste gevallen twee motoren voldoende vermogen leveren; Als je het echter hebt over een voertuig met vierwielaandrijving (AWD), een offroad-truck of een prestatieauto, 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.
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 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 verwijderd, worden de belangrijkste elementen van het elektrische motorsysteem in het wiel zichtbaar. Dat relatief kleine gebied bevat het remsysteem, een actief veersysteem en de elektromotor die het wiel daadwerkelijk aandrijft. Het actieve wielophangingssysteem is een elektrisch bediend systeem dat in slechts 3/1.000ste van een seconde kan reageren om automatisch stampende en rollende bewegingen te corrigeren.
Sommige in-wheel motorontwerpen bieden ook wat regeneratief remmen wordt genoemd. Dat betekent dat het systeem tijdens het remmen een deel van zijn eigen kinetische energie opvangt en terugstuurt om de batterij op te laden. Sommige hybrides, zoals de Toyota Prius en Tesla Roadster, beschikken al over deze regeneratieve remtechnologie, die de auto's een groter rijbereik geeft.
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 het vermogen aflegt te verkleinen, neemt de efficiëntie van de motor toe. In de stad kan een verbrandingsmotor bijvoorbeeld maar met 20 procent efficiëntie werken, wat betekent dat het grootste deel van zijn energie verloren gaat of verspild wordt via de mechanische methoden die worden gebruikt om het vermogen naar de wielen te krijgen. Een elektrische motor in het wiel in dezelfde omgeving zou werken met een efficiëntie van ongeveer 90 procent [bron:Lepisto].
Klinkt best goed, toch? Lees verder om erachter te komen hoe een elektromotor in het wiel geen vermogen opoffert en tegelijkertijd de efficiëntie verhoogt.
Tot nu toe hebben we geleerd dat de combinatie van verschillende in-wheel-motoren meer dan 600 pk kan leveren en dat ze hun eigen energie kunnen ontvangen tijdens het remmen, maar hoe zit het met het onmiddellijke vermogen dat soms aan de wielen nodig is? Met andere woorden, leveren deze in-wheel elektromotoren voldoende koppel voor elke toepassing? Het koppel speelt tenslotte een belangrijke rol in de reactietijd en prestaties van elke auto, nietwaar?
In een voertuig dat is uitgerust met elektromotoren in de wielen, is er voldoende koppel beschikbaar - vrijwel onmiddellijk zelfs. 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. Soortgelijke systemen bestaan nu in auto's op de weg, maar de reactietijden zijn iets langzamer vanwege het aantal betrokken componenten en de complexere elektrische communicatiepaden.
Op een voertuig dat is uitgerust met elektromotoren in het wiel, zijn verschillende belangrijke systemen in het wiel zelf ondergebracht. Het is dus niet meer dan logisch dat veel van de kerncomponenten van een traditionele auto kunnen worden verwijderd. We hebben aan het begin van dit artikel vermeld dat de motor, transmissie, koppeling, ophanging en andere gerelateerde onderdelen kunnen worden geëlimineerd bij voertuigen die zijn uitgerust met elektrische motoren in het wiel, omdat de componenten in het wiel al deze functies uitvoeren. Deze vervanging van mechanische functies door elektrische functies wordt vaak by-wire-technologie genoemd -- zoals drive-by-wire, of brake-by-wire, bijvoorbeeld.
Door de motor te elimineren, kunnen ontwerp- en structurele verbeteringen aan een voertuig worden toegevoegd. Tot op heden hebben veel autofabrikanten en technologiebedrijven, waaronder de Venturi Corporation uit Monaco, het in-wheel-elektromotorsysteem getest voor gebruik in zijn Volage-conceptvoertuig, maar vragen over betrouwbaarheid, duurzaamheid en veiligheid zijn moeilijk te melden zonder wijdverbreide 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 HowStuffWorks-artikelen
