Elmotorer i hjulene skal spare energi i el- og hybridbiler

Den svenske kuglelejespecialist SKF og den amerikanske producent af elektriske hjulmotorer Protean Electric gået sammmen om at udvikle et hjul med indbygget elmotor.

Det skal kunne fungere i det meget vanskelige miljø, der er rundt om et hjul i en bil, hvor især lejerne kræver ekstra opmærksomhed.

Over de næste fem år skal Protean sammen med SKF integrere SKF's leje- og sensorteknologi i et hjul, som kan bruges til el- og hybridbiler.

Hjulmotorer giver træg styring

Fordelen ved at lægge elmotoren ned i selve hjulet er først og fremmest vægtbesparelsen. Bilen bliver ren 'drive-by-wire', da der ikke er brug for transmissions- og drivaksler. Protean påstår selv, at man ved at bruge deres hjulmotorer kan reducere energiforbruget til fremdrift af en elbil med helt op til 30 procent.

Omvendt er det en ulempe for køreegenskaberne, når vægten bliver flyttet fra selve bilen ned i hjulene. Styringen bliver mere træg, og bump forplanter sig nemmere til karrosseriet i stedet for at blive opfanget af affjedringen.

Gammel teknologi, som stadig kun er en prototype

Ideen med at lægge elmotoren ned i selve hjulet er langtfra ny. Der findes et projekt tilbage fra 1884, og i 1900 fremviste selveste Ferdinand Porsche en bil, hvor en benzinmotor leverede strøm til to elmotorer placeret i forhjulene.

Der findes i dag ingen serieproducerede biler, som benytter sig af hjulmotorer. Til gengæld er de vidt udbredt inden for elcykler.

Protean har endnu kun leveret hjul med elektriske motorer til demonstrationsprojekter fra blandt andre Ford, Volvo og Vauxhall. I 2012 fik de prisen Technology Pioneers Award af World Economic Forum.

Serieproduktion af de første hjul forventes at gå i gang i 2013 i kinesiske Liyang.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra Protean

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hvis konceptet har eksisteret i over 125 år, og INGEN har valgt det - må der være en grund. Træg styring er noget man har arbejdet væk fra siden dag 1. Hvorfor starte forfra?? Et par CAD tegninger fra Teslas design viser hvor simpelt det kan gøres. Jeg nægter at tro at der 30% tab i de 2 led der skal til på akslen for at flytte motorophæng over i chassiet. Desuden er mekaniken bedre stillet når den er affjedret, fremfor direkte kontakt med underlaget. Jeg har svært ved at forestille mig en el-motor kan overleve at ramme et hul(De oftere og oftere forekomne huller i vejen om vinteren grundet dårligere og dårligere vedligehold af vejnettet) i vejen med 60 km/t.

Teslas Model X med 4-hjulstræk. https://dl.dropbox.com/u/14163379/bg_perfo...

/Martin

  • 0
  • 0

"Der findes i dag ingen serieproducerede biler, som benytter sig af hjulmotorer. Til gengæld er de vidt udbredt inden for elcykler."

"Our DC and AC motorized wheel drive systems are field-proven to outperform mechanical drives in productivity, reliability and maintainability. Thousands of systems are operating reliably around the world today. In addition to drive system products, our service to the global mining industry includes replacement parts, drive system upgrades, unit exchange programs, technical support and training resources." mvh Jens

  • 0
  • 0

Nej det er ikke Ecomove gør. De har blot flyttet motoren til hjulet. Der er en forskel på at flytte motoren ud og gøre hjulet til motoren.

Og de 30 procent forbedring ligger i måden at bygge motoren på så det er ikke kun et spørgsmål om at "flytte den den 2 led" og vupti.

Mitsubishi har leget lidt med konceptet. http://en.wikipedia.org/wiki/MIEV Mener de overvandt noget af trægheden i styretøjet ved at bruge Active Yaw Control som også er kendt fra deres normale firehjulstræk.

  • 0
  • 0

Selvfølgelig giver man afkald på noget af køreegenskaberne ved at få mere uaffjedret vægt, men omvandt, så får man lavere totalvægt og kan også arbejde for at få mere optimal vægtfordeling med de tunge batterier i midten længst nede som f.eks. GM's designere har arbejdet med.

  • 0
  • 0

Et par CAD tegninger fra Teslas design viser hvor simpelt det kan gøres.

Hvis man skal forbedre Teslas design så er det at droppe differentialet og bruge to elmotorer i stedet for en. Altså 2 elmotorer i en bil der kun har kraft på en aksel og 4 elmotorer i en bil med firehjulstræk.

Med differentiale har vi de klassiske problemer med et hjul der spinder i sneen imens det andet står stille. Hvorfor bruge en klodset mekanisk løsning som differentialespær? Med to elmotorer kan du regulere kraften til hjulene individuelt.

  • 0
  • 0

Er det ikke mere hensigtsmæssigt have en gearing på motoren? Ikke nødvendigvis med mulighed for gearskifte, men i forhold til design af motoren selv...? Med et simpelt mekanisk differentiale, slipper man for bøvlet hvis den ene motor sætter ud, eller styringen ikke regner rigtigt når man drejer rettet.

/Martin

  • 0
  • 0

Med et simpelt mekanisk differentiale, slipper man for bøvlet hvis den ene motor sætter ud, eller styringen ikke regner rigtigt når man drejer rettet.

Styringen skal ikke beregne noget når du drejer rattet. Hvis du holder halv speeder, så sendes der halv power til alle motorer. Hvis et hjul har længere rundt i et sving, så ender den motor med marginalt højere omdrejninger og det mærker den anden motor ikke noget til.

En mere avanceret styring kan naturligvis holde øje med RPM på motorerne / hjulene, og hvis der er for stor forskel, så er bilen ved at skride ud. Det har vi allerede og kaldes for ESP. Forskellen er blot at her kan man styre kraften til hvert hjul meget hurtigere og præcist. Gammeldags ESP skal bruge bremserne til det.

Med hensyn til at elmotorer skulle sætte ud, så er elmotorer i sig selv meget pålidelige. Alt kan fejle, også differentialer og elmotorer. Hvis den slags komponenter fejler, så er det tid til at stoppe og ringe efter biltransporten.

  • 0
  • 0

Med hensyn til at elmotorer skulle sætte ud, så er elmotorer i sig selv meget pålidelige. Alt kan fejle, også differentialer og elmotorer. Hvis den slags komponenter fejler, så er det tid til at stoppe og ringe efter biltransporten.

Bevares. Alt kan fejle, men differentiale og gearkasser er gennemtestet teknologi i bilindustrien. 4 el-motorer med dertilhørende servoer eller frekvensomformere, og dertil hørende styring er jeg lidt mere nervøs ved. Fra 30 minus grader til 50 plus grader er de realiter man er nødt til at forholde sig til. Ikke at det umuligt, syntes bare det lyder som nogle komplekse forhold for den slag elektronik. Jeg er selvfølgelig godt klar over at el-biler med én eller to motorer står over samme udfordring, men det er dog halvt så mange komponenter der er afhængige af hinanden, og en markant simplere styring iht den daglige kørsel. Set med mine briller i hvert fald....

Styringen skal ikke beregne noget når du drejer rattet. Hvis du holder halv speeder, så sendes der halv power til alle motorer. Hvis et hjul har længere rundt i et sving, så ender den motor med marginalt højere omdrejninger og det mærker den anden motor ikke noget til.

Hvis en bil har en sporvide på 1,7 m, og middelvenderadius på 10m, skal det inderste hjul kører (10-(1,7/2))3,14=28,731 m, og det yderste (10+(1,7/2))3,14=34,069 m. Det er 5,338 m mere eller 18,58%. Det er jeg ret sikker på kommer til at have en indvirkning på styretøjet. Hvis begge hjul forsøger at holde samme hastighed, så svarer det til at kører uden differentiale. Ikke optimalt!

I øvrigt er det marginalt hvordan styretøj eller dæk skal være ude af balance for at det giver en elendig køreroplevelse. Hvis en computer skal til at regne ALT mellem himmel og jord for at bilen kan komme fra A til B, så skal der er ikke ske meget for man skal på bussen videre, eller måske på kirkekården. Se bare de italienske kørercomputere i IC4. De magter ikke engang bremserne...!

  • 0
  • 0

Temperaturområdet for almindelig elektronik:

Industrial grade: -40 °C to 85 °C (sometimes -25 °C to 85 °C)

Ved særlige krav kan der vælges komponenter med militære specifikationer:

Military grade: -55 °C to 125 °C (sometimes -65 °C to 175 °C

Jeg har udviklet flere forskellige elektroniske apparater til driftstemperaturer på 120 °C og de har da holdt i årevis, ligeledes en lang række af apparater beregnet til at sidde udendørs også i koldere klima end det danske.

Hvis begge hjul forsøger at holde samme hastighed, så svarer det til at kører uden differentiale. Ikke optimalt!

Hjulene forsøger ikke at holde samme hastighed; men modtager samme energi. (Hvis ikke der tilføjes ekstra styring af strømmen til hjulene).

Formodentlig bør det yderste hjul i kurven tilføres noget mere energi, for at køretøjet føles neutralt i styringen? Kunne godt laves analogt som funktion af ratudslag og kræver ikke nødvendigvis nogen former for beregning - skal det være godt slipper man nok ikke for at putte data i en computer.

Hvis Ansaldo begynder at lave elbiler, er det måske ikke det mest indlysende valg for familiens næste køretøj ;o)

  • 0
  • 0

Formodentlig bør det yderste hjul i kurven tilføres noget mere energi, for at køretøjet føles neutralt i styringen?

Det skal ikke være neutralt, det skal søge tilbage imod midten. Hvilket er den teoretiske effekt. Teoretisk fordi jeg tvivler på at det kan mærkes i praksis.

@Martin: Det er jo ikke stepper-motorer. Motorerne forsøger på ingen måde at holde samme hastighed. Man sender blot samme energi til begge motorer. Dermed har du det perfekte differentiale: Ingen problemer i sving fordi hjulene drives uafhængigt og derfor kan have forskellige omdrejningshastigheder. Ingen problemer i glat føre, fordi hjulene er uafhængige og påvirkes ikke hvis det modsatte hjul mister fodfæste.

Med mere avanceret styring kommer endnu flere fordele: traction control på hjulene enkeltvis, lynhurtig og præcis styring af kraften.

  • 0
  • 0

[quote]Formodentlig bør det yderste hjul i kurven tilføres noget mere energi, for at køretøjet føles neutralt i styringen?

Det skal ikke være neutralt, det skal søge tilbage imod midten. Hvilket er den teoretiske effekt. Teoretisk fordi jeg tvivler på at det kan mærkes i praksis.

[/quote]

En hvis form for understyring, kan vi nemt blive enige om normalt er ønskeligt, jeg fiskede nu mere efter, om nogen havde indsigt i energiforskellen på yderste og inderste hjul under forskellige forhold, hvis styringen fra hjulenes rotationsenergi skal opfattes neutralt.

  • 0
  • 0

Med et simpelt mekanisk differentiale, slipper man for bøvlet hvis den ene motor sætter ud, eller styringen ikke regner rigtigt når man drejer rettet.

/Martin

Hvis den ene motor sætter ud, så kan du fortsætte på den anden. Bruger du diffentiale, så har du kun een motor, og hvis den sætter ud, så kommer du ikke længere.. Så umiddelbart må det da være bedre at undvære differentialet?

Og til antihjulspin må det være helt optimalt, da man kan reducere effekten til den ene motor i stedet for at skulle bremse det ene hjul med den mekaniske bremse.

Den eneste fordel, som differentialet kan tilbyde er en fælles billig gearing, såfremt der er behov for det. Uden differentialet skulle der 2 gearkasser til.

  • 0
  • 0

Det er 5,338 m mere eller 18,58%. Det er jeg ret sikker på kommer til at have en indvirkning på styretøjet

Hvis der drejes så skarpt at forhjulene står vinkelret på bilens retning skal de 2 forhjul vel køre præcis lige hurtigt.

Hvis kurven er så skarp at bilen vendes til modsat køreretning indenfor 10 meter, så sker det nok ikke ved en hastighed hvor det er relevant at tale om under eller overstyring.

  • 0
  • 0

[quote]Det er 5,338 m mere eller 18,58%. Det er jeg ret sikker på kommer til at have en indvirkning på styretøjet

Hvis der drejes så skarpt at forhjulene står vinkelret på bilens retning skal de 2 forhjul vel køre præcis lige hurtigt.

Hvis kurven er så skarp at bilen vendes til modsat køreretning indenfor 10 meter, så sker det nok ikke ved en hastighed hvor det er relevant at tale om under eller overstyring.[/quote]

Her må jeg beklagelig vis erkende en lille fejl. VendeRADIUS er selvfølgelig ikke det samme den omkreds jeg har anvendt. De 10m skal selvfølgelig ganges med 2, for at få diameter. Det giver et markant anderledes tal. Beklager - måske for sent på aftenen jeg skrev det indlæg :-) Det er stadig en forskel på 5,338m, men kun 8,9%. Det lyder knapt så slemt som de 18,58% jeg havde fat i først.

/Martin

  • 0
  • 0

Hvis konceptet har eksisteret i over 125 år, og INGEN har valgt det - må der være en grund.

Mon ikke svaret kunne være at el-biler gik ret meget af mode?

  • 0
  • 0

[quote]Hvis konceptet har eksisteret i over 125 år, og INGEN har valgt det - må der være en grund.

Mon ikke svaret kunne være at el-biler gik ret meget af mode?[/quote]

Næh, benzin var svinsk billig - lur mig om ikke moden skifter!

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten