Γιατί αργούν οι ενσωματωμένοι στους τροχούς ηλεκτροκινητήρες;

Παρά τα πλεονεκτήματά τους, οι ηλεκτροκινητήρες που είναι ενσωματωμένοι στους τροχούς δεν έχουν ακόμη βρει τη θέση τους στα σύγχρονα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Αυτό, όμως, ίσως αλλάξει σύντομα.

Ήδη από το 1900, ο Ferdinand Porsche είχε τοποθετήσει ηλεκτροκινητήρες μέσα στους τροχούς του πρώτου του ηλεκτρικού αυτοκινήτου.

Εκείνη η πρωτοποριακή ιδέα φαίνεται πως επιστρέφει περισσότερο από έναν αιώνα αργότερα, αν και μέχρι σήμερα παραμένει σε μεγάλο βαθμό… στα χαρτιά.

Ωστόσο, αν και τεχνολογικά ώριμοι, οι in-wheel κινητήρες δεν

έχουν περάσει ακόμα στη μαζική παραγωγή.

Από πρακτικής πλευράς, οι ηλεκτροκινητήρες που βρίσκονται στους τροχούς (in-wheel hub motors) προσφέρουν μία σειρά πλεονεκτημάτων. Καταργούν τη μετάδοση (άξονες, διαφορικά, κιβώτια), μειώνουν τις απώλειες ενέργειας και απλοποιούν την αρχιτεκτονική του αυτοκινήτου.

Παράλληλα, απελευθερώνουν χώρο στο πάτωμα ή στον εμπρός/ πίσω άξονα για μεγαλύτερη μπαταρία ή καλύτερη εκμετάλλευση του εσωτερικού. Αυτό σημαίνει περισσότερο ωφέλιμο χώρο για επιβάτες ή φορτίο.

Από τεχνικής πλευράς, η άμεση μετάδοση της ισχύος από τον κινητήρα στον τροχό συνεπάγεται μεγαλύτερη απόδοση και χαμηλότερες απώλειες.

Επιπλέον, με ξεχωριστό κινητήρα σε κάθε τροχό είναι δυνατός ο εξαιρετικά ακριβής έλεγχος της ροπής, με δυνατότητες torque vectoring που ξεπερνούν κατά πολύ τα συμβατικά διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης.

Αυτό επιτρέπει σε ένα αυτοκίνητο να προσφέρει υψηλότερα επίπεδα πρόσφυσης ή οδηγική συμπεριφορά που δεν μπορεί να επιτευχθεί με άλλη τεχνολογία.

Η χρήση ηλεκτροκινητήρων στους τροχούς θα μπορούσε επίσης να επιτρέψει την κατασκευή πιο ευέλικτων πλατφορμών, χωρίς τους περιορισμούς των παραδοσιακών γραμμών μετάδοσης.

Μια ενιαία πλατφόρμα θα μπορούσε έτσι να υποστηρίζει προσθιοκίνητες, πισωκίνητες ή τετρακίνητες εκδόσεις με ελάχιστες αλλαγές, κάτι ιδανικό για νεοσύστατες εταιρείες που προσπαθούν να μειώσουν κόστος και χρόνο ανάπτυξης.

Ωστόσο, παρά τα πολλά θεωρητικά πλεονεκτήματα, υπάρχουν σημαντικά πρακτικά μειονεκτήματα που εξηγούν γιατί οι hub motors δεν έχουν ακόμα καθιερωθεί.

Το κυριότερο είναι η αύξηση της μη αναρτώμενης μάζας. Ένας τροχός που ενσωματώνει κινητήρα είναι σημαντικά βαρύτερος, και αυτό επηρεάζει αρνητικά την άνεση κύλισης, την ακρίβεια της ανάρτησης και τη συμπεριφορά του αυτοκινήτου.

Παρά τις προσπάθειες να μετακινηθούν εξαρτήματα όπως τα φρένα προς το εσωτερικό για καλύτερη κατανομή βάρους, η πολυπλοκότητα αυξάνεται, μειώνοντας τα υποτιθέμενα οφέλη. Επιπλέον, τοποθετώντας τον κινητήρα μέσα στον τροχό, εκτίθεται σε κραδασμούς, χτυπήματα, υγρασία και ακραίες θερμοκρασίες.

Κάτι που δημιουργεί ανησυχίες για την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων, ιδιαίτερα σε αστικές συνθήκες ή σε χώρες με κακή ποιότητα οδοστρώματος. Προστίθενται και άλλες τεχνικές προκλήσεις, όπως η ψύξη των μονάδων και η διέλευση καλωδίων υψηλής τάσης μέσω των αναρτήσεων, με κίνδυνο σε περίπτωση ατυχήματος.

Οικονομοτεχνικά, οι in-wheel κινητήρες παραμένουν πιο ακριβοί λόγω της περιορισμένης παραγωγής και της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού τους, ενώ η πλειονότητα των κατασκευαστών προτιμά τις λύσεις με «in-board» κινητήρες, που έχουν πλέον εξελιχθεί σε μεγάλο βαθμό και υποστηρίζονται από ώριμες υποδομές παραγωγής.

Αυτό δεν σημαίνει ότι η τεχνολογία έχει εγκαταλειφθεί. Η Renault έχει ανακοινώσει ότι το επερχόμενο 5 Turbo 3e θα εξοπλιστεί με δύο ηλεκτροκινητήρες στους πίσω τροχούς, αποδίδοντας συνολικά 536 ίππους, με επιτάχυνση 0-100 km/h σε περίπου 3,5 δευτερόλεπτα και τελική ταχύτητα 270 km/h. Οι in-wheel μονάδες της ενσωματώνουν τα φρένα και εξοικονομούν χώρο και βάρος στον πίσω άξονα.

Ανάλογες προσπάθειες κάνει και η Hyundai με το πρότζεκτ Uni Wheel, που σχεδιάζει κινητήρες για χρήση από μικρά επιβατικά μέχρι εμπορικά και σπορ αυτοκίνητα. Η ιδέα είναι να ελευθερωθεί εσωτερικός χώρος και να απλοποιηθεί η αρχιτεκτονική των EVs.

Η Hyundai φέρνει την επανάσταση με το Uniwheel – Δείτε πως λειτουργεί

Εξειδικευμένοι προμηθευτές όπως η Neapco και η Elaphe έχουν εξελίξει in-wheel κινητήρες για επαγγελματικά οχήματα και van πόλης, με ενσωματωμένο κιβώτιο δύο σχέσεων και δυνατότητα τοποθέτησης σε στάνταρ ζάντες.

Η βρετανική Protean Electric προτείνει μονάδες για επιβατικά και βαρέα οχήματα, με ισχύ έως 138 ίππους ανά τροχό και συνολικά 552 ίππους σε τετρακινητή διάταξη.

Παράδειγμα που πλησίασε την παραγωγή ήταν το Lordstown Endurance, με τέσσερις in-wheel κινητήρες από την Elaphe. Αν και δεν έφτασε ποτέ στην αγορά, άνοιξε τον δρόμο για μελλοντικές εφαρμογές.

Τελικά, ενώ η τεχνολογία των ηλεκτροκινητήρων στους τροχούς φαίνεται ιδανική σε θεωρητικό επίπεδο, οι τεχνικές και οικονομικές προκλήσεις την κρατούν ακόμα στο περιθώριο. Παρόλα αυτά, με την εξέλιξη υλικών, την αύξηση των πωλήσεων ηλεκτρικών αυτοκινήτων και την αναζήτηση απλούστερων αρχιτεκτονικών, είναι πιθανό ότι θα δούμε σύντομα την επιστροφή αυτής της τεχνολογίας — τουλάχιστον σε πιο ειδικές ή εναλλακτικές εφαρμογές.

Το άρθρο Γιατί αργούν οι ενσωματωμένοι στους τροχούς ηλεκτροκινητήρες; εμφανίστηκε πρώτα στο caroto.gr.