Το μέλλον της ηλεκτροκίνησης περνάει από τους τροχούς

Καθώς η ηλεκτροκίνηση ωριμάζει, η τεχνολογία του ηλεκτροκινητήρα ενσωματωμένου στον τροχό (in-hub) υπόσχεται πλεονεκτήματα σε ισχύ, απόδοση και μηχανολογική απλότητα.

Η τοποθέτηση του ηλεκτρομοτέρ απευθείας στον τροχό δεν είναι καινούργια ιδέα. Ήδη από το 1900, ο Ferdinand Porsche είχε παρουσιάσει ένα από τα πρώτα ηλεκτρικά αυτοκίνητα με κινητήρες ενσωματωμένους στους μπροστινούς τροχούς.

Παρότι η τεχνολογία εγκαταλείφθηκε για δεκαετίες, κυρίως λόγω περιορισμών σε βάρος και υποδομές φόρτισης, η σημερινή εποχή της εξηλεκτρισμένης κινητικότητας φέρνει ξανά στο προσκήνιο τον in-hub ηλεκτροκινητήρα, δηλαδή τον ηλεκτροκινητήρα «χωνευτό» στον τροχό.

Η βασική αρχή παραμένει η ίδια: αντί για έναν κεντρικό κινητήρα που μεταδίδει την ισχύ μέσω ενός συμβατικού συστήματος μετάδοσης (κιβώτιο, άξονες, διαφορικό), κάθε τροχός διαθέτει τον δικό του ηλεκτροκινητήρα μέσα στη ζάντα.

Αυτό μειώνει δραστικά τις απώλειες, απλοποιεί τη μηχανολογία και επιτρέπει πλήρη έλεγχο ροπής σε κάθε τροχό ξεχωριστά. Η τεχνολογία επανέρχεται τη στιγμή που η αποδοτικότητα και η ευελιξία είναι πιο κρίσιμες από ποτέ.

Η Renault, για παράδειγμα, παρουσίασε πρόσφατα το πρωτότυπο R5 Turbo 3E με δύο ηλεκτροκινητήρες στους πίσω τροχούς, ισχύος 200 kW έκαστος (συνολικά 544 ίπποι) και 2.400 Nm ροπής ανά τροχό. Το αυτοκίνητο των 1.450 κιλών επιταχύνει για το «0-100» σε κάτω από 3,5 δευτερόλεπτα, αποδεικνύοντας τη δυναμική του συστήματος.

Ανάλογες λύσεις εξελίσσει και η BMW σε συνεργασία με την DeepDrive. Η startup από το Μόναχο, που προήλθε από το Πολυτεχνείο της πόλης, έχει αναπτύξει έναν διπλό ρότορα με εξαιρετικά συμπαγείς διαστάσεις και κορυφαία ενεργειακή απόδοση. Οι δοκιμές αφορούν κινητήρες με ισχύ 160 kW και ροπή έως 1.500 Nm, προσφέροντας ελαφρύτερες διατάξεις έως και κατά 150 κιλά σε σχέση με τα κλασικά ηλεκτρικά συστήματα μετάδοσης.

Η βρετανική Protean Electric κινείται στο ίδιο μήκος κύματος, με modular κινητήρες 110 kW και ροπή επίσης 1.500 Nm. Χρησιμοποιούν 800βολτη τεχνολογία και έναν ιδιαίτερα αποδοτικό μετατροπέα ισχύος (inverter) που αποδίδει έως και 98,5% σε απόδοση μετατροπής ενέργειας.

Ακόμα πιο εντυπωσιακή είναι η πρόταση της Donut Lab, η οποία παρουσίασε έναν ηλεκτροκινητήρα που αποδίδει 630 kW και 4.300 Nm ροπής, με βάρος μόλις 40 κιλά και διαστάσεις κατάλληλες για τοποθέτηση σε ζάντα 21 ιντσών.

Το μεγάλο πλεονέκτημα των ηλεκτροκινητήρων στον τροχό είναι η απλότητα. Εξαλείφονται πλήρως εξαρτήματα όπως το διαφορικό, το κιβώτιο και οι άξονες μετάδοσης, ενώ το κάθε τροχός μπορεί να ελέγχεται ξεχωριστά σε επίπεδο ροπής.

Κάτι που διευκολύνει την εφαρμογή συστημάτων όπως το torque vectoring. Με αυτή τη διάταξη η ρύθμιση της ροπής γίνεται ηλεκτρικά και με μεγαλύτερη ταχύτητα από τα μηχανικά συστήματα, γεγονός που βελτιώνει την οδική συμπεριφορά, ειδικά σε στροφές.

Ένα ακόμα πλεονέκτημα είναι ότι αυτοί οι κινητήρες λειτουργούν και ως γεννήτριες κατά την επιβράδυνση, προσφέροντας υψηλό βαθμό ανάκτησης ενέργειας χωρίς πολύπλοκα συστήματα.

Το μεγαλύτερο μειονέκτημα μέχρι πρόσφατα ήταν η αύξηση των μη αναρτώμενων μαζών, καθώς το επιπλέον βάρος στους τροχούς επηρεάζει την άνεση και την πρόσφυση. Ωστόσο, η πρόοδος σε υλικά, σχεδίαση και τρόπους ανάρτησης μειώνει σημαντικά το πρόβλημα.

Παραδείγματα όπως το σύστημα Active Wheel της Michelin -που συνδύαζε κινητήρα, ανάρτηση και φρένα σε έναν τροχό- δείχνουν τον δρόμο. Αν και δεν μπήκε ποτέ σε παραγωγή, αποτέλεσε σημείο αναφοράς.

Αρκετοί κατασκευαστές έχουν πειραματιστεί με πρωτότυπα, όπως η Mercedes μέσω του Brabus, αλλά και η Honda, η Ford, η Toyota και άλλες. Τα περισσότερα από αυτά έμειναν στο στάδιο του concept, όμως η γενικευμένη ηλεκτροκίνηση ανοίγει ξανά το ενδεχόμενο μαζικής παραγωγής.

Η τεχνολογία in-hub δεν περιορίζεται στα επιβατικά αυτοκίνητα. Στον χώρο των επαγγελματικών εφαρμογών χρησιμοποιείται ήδη, κυρίως σε δημοτικά οχήματα, μικρά φορτηγά και στρατιωτικά οχήματα που απαιτούν ανεξάρτητη κίνηση και υψηλή ελκτική ικανότητα.

Η Schaeffler έχει παρουσιάσει τέτοιες λύσεις για ειδικά οχήματα εργασιών σε πόλεις και αεροδρόμια, ενώ η Continental εξελίσσει σε συνεργασία με την DeepDrive μια ενιαία μονάδα κινητήρα και φρένου, κατάλληλη για εφαρμογές πίσω κίνησης όπως στα μοντέλα ID της VW.

Ακόμα και φοιτητικά πρότζεκτ, όπως το ηλιακό όχημα που ανέπτυξε το Πανεπιστήμιο της Bochum με δύο μικρούς in-hub κινητήρες και φωτοβολταϊκά, δείχνουν πως η τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε ευρύ φάσμα λύσεων, από σκούτερ μέχρι λεωφορεία.

Παρότι η ευρεία καθιέρωση της τεχνολογίας in-hub στους τροχούς καθυστερεί, κυρίως λόγω κόστους και τεχνικών λεπτομερειών, η κατεύθυνση είναι πλέον ξεκάθαρη. Οι εξηλεκτρισμένες πλατφόρμες επόμενης γενιάς δίνουν περισσότερες δυνατότητες ενσωμάτωσης, ενώ οι πιο πρόσφατοι κινητήρες είναι ελαφρύτεροι, αποδοτικότεροι και φθηνότεροι. Όλα δείχνουν ότι η επόμενη γενιά ηλεκτρικών αυτοκινήτων ίσως κινηθεί απευθείας από τους τροχούς της.

Γιατί αργούν οι ενσωματωμένοι στους τροχούς ηλεκτροκινητήρες;

See more