Все мы привыкли к классической схеме построения автомобиля: двигатель (привычнее всего внутреннего сгорания - ДВС), трансмиссия (коробка передач, главная передача, раздаточная коробка, карданные передачи и приводные валы, но возможен не полный набор перечисленных элементов), колеса. Опустим прочий конструктив автомобильной техники и подробнее остановимся на трансмиссии, точнее на объяснении, зачем ее необходимо исключить и перейти на мотор-колесо!
Идея применения электрического мотор-колеса не нова, как могло бы казаться. В 1900 году был представлен сначала электромобиль Lohner-Porsche, а затем и его гибридное воплощение, в конструкции которого были применены электрические мотор-колеса.
По мере технического прогресса к теме применения индивидуального электропривода каждого колеса возвращались не раз, но и по сей день нет полностью серийного решения, которое бы попало на массовый рынок легковых автомобилей.
Так в чем преимущество мотор-колеса перед классической трансмиссией? Условимся, что будем рассматривать 2 схемы - классическую и последовательный гибрид.
+Плюсы
1. КПД
Рассмотрим эффективность передачи энергии от двигателя к колесу в привычной трансмиссии: крутящий момент тратится впустую на раскрутку инерционных масс, на трение в зацеплениях зубчатых колес, на перемешивание масла, на качение подшипников, и т.д. и чем больше трансмиссионных компонентов в цепи - тем ниже КПД. Для электропривода это 90-95% (для примера КПД у Tesla model S для электродвигателя 95%, для редуктора и главной передачи - 98%), в то время как полный набор трансмиссионных потерь классической схемы снижает его до 90%.
2. Масса
Если по КПД не все так убедительно, то у индивидуального электрического привода есть еще преимущество – масса! Выкинув все трансмиссионные узлы, мы можем снизить общую массу, т.к. от двигателя с генератором до мотор колеса пойдут только провода!
3. Доступность крутящего момента во всем диапазоне.
Несмотря на то, что электроприводы могут иметь различную конструкцию, им свойственна качественно иная характеристика крутящего момента от оборотов вращения - уже при нуле мы имеем максимальный момент, который начинает падать при достижении значений максимальной мощности. У ДВС ограниченный диапазон, который трансмиссия и призвана расширить.
4. Компоновка
Соединяя мотор-колеса лишь проводами, открываются значительные возможности по компоновке: можно избавиться от привычного центрального тоннеля, пол станет абсолютно ровным.
Но на фоне плюсов, разумеется есть и минусы, которые и тормозят развитие такого направления в автомобилестроении.
-Минусы
1. Недостаточный диапазон
При том, что крутящий момент доступен уже при нуле, сейчас электродвигателям (в частности безредукторым) не хватает диапазона, закрывается либо весь скоростной диапазон, либо тяговый. Проблему решает "переразмеренный" электродвигатель, но это увеличивает стоимость, габариты и массу!
2. Неподрессоренная масса
На фоне общего снижения массы всей системы в комплексе, её перераспределение происходит не лучшим образом: масса смещается в колесо, а это неподрессоренная масса, и чем она больше тем автомобиль становится менее комфортным и управляемым. Про это можете прочитать в данной публикации.
Перспективы
Мотор-колеса применяют сегодня в двух областях: очень легкая техника (велосипеды и скутеры) и очень тяжелая (карьерная и спецтехника). В этих случаях минимизируются недостатки такого технического решения, и на первый план выходят преимущества! Безредукторные мотор-колеса успешно прошли испытания на городском транспорте, на автобусах, и доказали экономическую эффективность такого решения, но начальная стоимость пока не дает выйти на массовый рынок!
Для лекговых автомобилей перспективой ближайших лет выглядит индивидуальный электрический привод колеса, вынесенный за его пределы под "брюхо" автомобиля.
Подробнее о различных технических решениях по гибридам и элекромобилям - в ближайшей из статей!
P.S. Подписывайтесь на канал, комментируйте эту статью - это поможет мне понять, на чем стоит остановиться подробнее, какие темы осветить, что Вам, читатели, интересно!