Cómo funcionan los motores en las ruedas

Michelin espera que su sistema Active Wheel se ponga de moda pronto entre los fabricantes de automóviles. Michelin Norteamérica, Inc.

La mayoría de los propietarios de automóviles no piensan mucho en las ruedas y los neumáticos de sus automóviles, y ¿quién puede culparlos, realmente? Si sus neumáticos funcionan de la manera que se supone que deben hacerlo, generalmente no hay mucho más en qué pensar. Hay una gran cantidad de tecnología, diseño e investigación que se dedica a fabricar un buen neumático, pero solo dos cosas suelen venir a la mente cuando alguien compra neumáticos nuevos: ¿Cuánto cuestan? Y cuanto tiempo duraran?

Sin embargo, durante poco más de una década, muchos fabricantes de automóviles y empresas de neumáticos han trabajado arduamente para cambiar la forma en que los propietarios de automóviles piensan y usan sus neumáticos. Más específicamente, quieren tomar la fuente de alimentación del vehículo, así como muchas otras partes integrales de un automóvil en funcionamiento, y colocarlo todo dentro de la rueda. Según esa descripción, probablemente no le sorprenda que estos componentes algo nuevos se llamen motores en las ruedas. Y empresas como Michelin esperan que esta nueva tecnología revolucione el futuro del transporte.

El principio básico detrás de un vehículo equipado con motores eléctricos en las ruedas es simple. El motor de combustión interna que normalmente se encuentra debajo del capó simplemente no es necesario. Se reemplaza con al menos dos motores ubicados en el eje de las ruedas. Estas ruedas contienen no solo los componentes de frenado, sino también toda la funcionalidad que antes realizaba el motor, la transmisión, el embrague, la suspensión y otras partes relacionadas..

Aunque el concepto es relativamente simple en teoría, los motores en las ruedas plantean una serie de preguntas sobre el rendimiento, la función y la eficiencia. Echaremos un vistazo a todas estas preguntas y más a partir de la página siguiente..

Contenido

1. Rendimiento del motor en la rueda
2. Eficiencia del motor en la rueda
3. Potencia del motor en la rueda

El Protean F 150 EV no tiene motor; sin embargo, tiene cuatro motores eléctricos en las ruedas que podrían producir más de 100 caballos de fuerza por motor (más de 400 hp en total). Foto cortesía de Protean Electric

Producir un vehículo que usa motores eléctricos en las ruedas es un proceso que es mucho más complejo que simplemente arrancar el motor y luego meter motores eléctricos en el espacio no utilizado dentro de la rueda. Este tipo de motor eléctrico está diseñado para funcionar en vehículos híbridos, vehículos que funcionan con baterías completas e incluso vehículos eléctricos que funcionan con pilas de combustible..

La cantidad de energía generada por estos motores en las ruedas puede variar según el fabricante y el tamaño del motor. Por ejemplo, una empresa llamada Protean Electric presentó una camioneta Ford F 150 en la feria de la Asociación de Mercado de Equipos Especiales (SEMA) en 2008. Protean modificó la Ford F-150 EV quitando el motor V8 y agregando cuatro motores eléctricos en las ruedas al camión. Cada uno de los cuatro motores Protean Drive es capaz de generar más de 100 hp cada uno, un total de 400 hp de los cuatro motores, mucho más de lo que produce el motor V8 estándar. Cada motor pesaba solo 68 libras (31 kilogramos) y obtenía potencia de una batería de iones de litio de 42 kWh que le proporcionaba al camión un alcance de 100 millas (161 kilómetros) antes de recargarse..

El número de motores en las ruedas que realmente utiliza un vehículo se puede ajustar para cumplir con los requisitos del vehículo. Por ejemplo, en la mayoría de los casos, dos motores proporcionarán energía suficiente; Sin embargo, si habla de un vehículo con tracción en las cuatro ruedas (AWD), ya sea un camión todoterreno o un automóvil de alto rendimiento, obviamente, eso requeriría cuatro motores en las ruedas..

A continuación, echemos un vistazo al sistema Active Wheel de Michelin para comprender mejor cómo funciona esta tecnología..

El sistema Active Wheel de Michelin contiene no solo el motor eléctrico que realmente impulsa la rueda, sino también el sistema de frenado y un sistema de suspensión activa. Michelin Norteamérica, Inc.

Dependiendo del fabricante, un motor en la rueda puede contener una variedad de componentes, pero la mayoría tiene las mismas partes básicas. Utilizamos el sistema Active Wheel de Michelin como ejemplo.

El exterior de un motor de rueda tiene muy poca variación en comparación con una rueda estándar. Sin embargo, una vez que se quita la rueda del vehículo, quedan expuestos los elementos principales del sistema de motor eléctrico en la rueda. Esa área relativamente pequeña contiene el sistema de frenado, un sistema de suspensión activo y el motor eléctrico que realmente impulsa la rueda. El sistema de suspensión activa en las ruedas es un sistema operado eléctricamente que puede reaccionar en tan solo 3 / 1000ths de segundo para corregir automáticamente los movimientos de cabeceo y balanceo..

Algunos diseños de motores en las ruedas también ofrecen lo que se llama frenado regenerativo. Eso significa que el sistema captura algo de su propia energía cinética mientras frena y la envía de regreso para cargar la batería. Algunos híbridos, como el Toyota Prius y el Tesla Roadster, ya incorporan esta tecnología de frenado regenerativo, que proporciona a los automóviles un mayor rango de conducción..

Una de las mayores ventajas de los motores eléctricos en las ruedas es el hecho de que la potencia pasa directamente del motor a la rueda. Reducir la distancia que recorre la potencia aumenta la eficiencia del motor. Por ejemplo, en condiciones de conducción en ciudad, un motor de combustión interna solo puede funcionar con una eficiencia del 20 por ciento, lo que significa que la mayor parte de su energía se pierde o desperdicia a través de los métodos mecánicos empleados para hacer llegar la potencia a las ruedas. Se dice que un motor eléctrico en la rueda en el mismo entorno funciona con una eficiencia de aproximadamente el 90 por ciento [fuente: Lepisto].

Suena bastante bien, ¿verdad? Bueno, sigue leyendo para descubrir cómo un motor eléctrico en las ruedas no sacrifica potencia mientras aumenta la eficiencia..

El concepto Mitsubishi CT utiliza el sistema de propulsión híbrido Mitsubishi In-wheel Electric Vehicle (MIEV), que emplea un motor eléctrico en cada una de las cuatro ruedas del vehículo. Foto AP / Paul Sancya

Hasta ahora, hemos aprendido que la combinación de varios motores en las ruedas puede generar más de 600 caballos de fuerza y ​​que pueden recibir su propia energía mientras frena, pero ¿qué pasa con la potencia instantánea que a veces se requiere en las ruedas? En otras palabras, ¿estos motores eléctricos en las ruedas proporcionan suficiente par para cada aplicación? Después de todo, el par juega un papel importante en el tiempo de respuesta y el rendimiento de cualquier automóvil, ¿no es así??

En un vehículo equipado con motores eléctricos en las ruedas, hay mucho torque disponible, casi instantáneamente, de hecho. Los motores eléctricos producen una gran cantidad de par y, dado que esa fuerza se transmite directamente a la rueda, se pierde muy poco en la transferencia. Cada rueda puede equiparse con sensores para determinar cuánto torque se requiere en un momento dado. Actualmente existen sistemas similares en automóviles en la carretera, pero los tiempos de respuesta son ligeramente más lentos debido a la cantidad de componentes involucrados y las vías de comunicación eléctrica más complejas..

En un vehículo equipado con motores eléctricos en las ruedas, varios sistemas importantes están alojados dentro de la propia rueda. Por lo tanto, es lógico que muchos de los componentes principales de un automóvil tradicional se puedan quitar. Mencionamos al principio de este artículo que el motor, la transmisión, el embrague, la suspensión y otras partes relacionadas pueden eliminarse en vehículos equipados con motores eléctricos en las ruedas porque los componentes en las ruedas manejan todas estas funciones. Esta sustitución de funciones mecánicas por funciones eléctricas se denomina a menudo tecnología por cable -- como drive-by-wire, o brake-by-wire, por ejemplo.

La eliminación del motor permite agregar mejoras estructurales y de diseño a un vehículo. Hasta la fecha, muchos fabricantes de automóviles y empresas de tecnología, incluida la Corporación Venturi de Mónaco, han realizado pruebas del sistema de motor eléctrico en las ruedas para su uso en su vehículo conceptual Volage, pero las cuestiones de confiabilidad, durabilidad y seguridad son difíciles de informar sin una amplia difusión. uso del sistema.

Para obtener más información sobre los motores eléctricos en las ruedas y las empresas que desarrollan y prueban la tecnología, siga los enlaces de la página siguiente..

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Más enlaces geniales

• Michelin Estados Unidos
• Hi-Pa Drive F-150

Fuentes

• Doggett, Scott. "Michelin comercializará Active Wheel; tecnología que aparecerá en los automóviles de 2010". Edmunds.com. 1 de diciembre de 2008. (10 de marzo de 2009) http://blogs.edmunds.com/greencara 0000-/Manufacturers/heuliez/
• Revista Eureka. "Defendiendo las ruedas sin escobillas". Septiembre de 2008. (10 de marzo de 2009) http://www.pmlflightlink.com/pdfs/eureka.pdf
• Garrett, Jerry. "La exposición para el rendimiento al rojo vivo toma un giro verde". Los New York Times. 6 de noviembre de 2008. (10 de marzo de 2009) http://www.nytimes.com/2008/11/09/automobiles/09SEMA.html
• GreenCar.com. "¿Podrían los motores en las ruedas ser la próxima gran novedad?" 1 de octubre de 2007. (11 de marzo de 2009) http://www.greencar.com/articles/could-wheel-motors-next-big-thing.php
• Lepisto, Christine. "Michelin presenta Active Wheel en un automóvil eléctrico asequible". TreeHugger.com. 30 de noviembre de 2008. (9 de marzo de 2009) http://www.treehugger.com/files/2008/11/active-wheel-affordable-electric-car.php
• Michelin. "Rueda activa Michelin". 2 de octubre de 2008. (4 de marzo de 2009) http://www.michelin.com/corporate/actualites/en/document.DocumentRepositoryServlet?codeDocument=7735&codeRepository=MICHCORP&codeRubrique=salonauto2008