Ο νέα μονάδα ηλεκτροκινητήρα μέσα στον τροχό, που θα διευκολύνει πολύ τους κατασκευαστές να εξελίξουν ηλεκτρικά αυτοκίνητα (EV), θα μπει σε παραγωγή μέσα στη χρονιά.

Η καινοτόμος αυτή τεχνολογία, που εξοικονομεί βάρος και χώρο, εξελίσσεται από τη βρετανική Protean Electric τα τελευταία οκτώ χρόνια. 

«Υπάρχουν διάφορες εναλλακτικές εφαρμογές γι’ αυτή την τεχνολογία», εξηγεί ο Gabriel Donaldson της Protean. «Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δικίνητα EV, για εξυβριδισμό υπαρχόντων μοντέλων ή και για μετατροπή ενός δικίνητου σε τετρακίνητο».

Το σύστημα Protean Drive είναι ένας εντελώς αυτόνομος «έξυπνος ενεργοποιητής» που περιλαμβάνει ένα μόνιμο μαγνήτη, έναν συγχρονικό ηλεκτροκινητήρα και τα ηλεκτρονικά λειτουργίας του. Κάθε ηλεκτροκινητήρας αποδίδει 81 kW (110 PS) και μέγιστη ροπή 127,6 kgm. Οπότε, ένα δικίνητο EV θα μπορεί λογικά να αποδίδει 160 kW (220 PS) και 255 kgm ροπής!

Η χρήση των αυτόνομων αυτών μοτέρ σε κάθε κινητήριο τροχό καταργεί τους άξονες μετάδοσης και τα ημιαξόνια, ελευθερώνοντας χώρο στο κέντρο του αυτοκινήτου ανάμεσα στους κινητήριους τροχούς. Οι καλωδιώσεις έχουν ελαχιστοποιηθεί: υπάρχουν δύο καλώδια για την παροχή ρεύματος κι ένα μικρότερο που χρησιμοποιεί η κεντρική μονάδα ελέγχου του αυτοκινήτου για να ελέγχει κάθε ηλεκτροκινητήρα. 

Όπως λέει ο Donaldson, ένα ζευγάρι τέτοιων κινητήρων ζυγίζει 72 kg, δηλαδή 30 kg λιγότερο από το ηλεκτρικό σύστημα κίνησης του BMW i3 (102 kg). Όμως ένας τροχός με μοτέρ φυσικά ζυγίζει περισσότερο από έναν απλό, συμβατικό τροχό.

Για να διερευνηθούν οι επιπτώσεις του επιπλέον μη-φερόμενου βάρους, η εταιρεία τοποθέτησε δύο μονάδες Protean Drive σε ένα VW Golf, του οποίου η ανάρτηση τροποποιήθηκε από έναν ανεξάρτητο ειδικό στη δυναμική συμπεριφορά οχημάτων. Σύμφωνα με τον Donaldson, το επιπλέον μη-φερόμενο βάρος ελέγχθηκε με επιτυχία και το πειραματικό αυτοκίνητο ρυθμίστηκε ώστε να συμπεριφέρεται εξίσου καλά με ένα νορμάλ VW Golf GTE.

Η κατάργηση της μετάδοσης μειώνει τις συνολικές απώλειες τριβής κατά 6-8% σε σχέση με ένα συμβατικό δικίνητο EV. Η επιπλέον απόδοση ωφελεί τόσο την επιτάχυνση όσο και την επιβράδυνση, καθώς ανακτάται περισσότερη ενέργεια κατά το φρενάρισμα.

Το σύστημα Protean Drive μπορεί να παραχθεί σε διάφορα μεγέθη ώστε να ταιριάζει σε τροχούς από 14 έως και πάνω από 20 ιντσών. Ήδη βρίσκεται σε φάση προπαραγωγής και θα κατασκευάζεται στην Κίνα, αρχικά με ρυθμό 5-10 μονάδων την εβδομάδα.

Αν και δίνει σημαντικά οφέλη σε χωροταξία και απόδοση, η τεχνολογία αυτή είναι ακριβότερη από ένα συμβατικό σύστημα ηλεκτροκίνησης και η εταιρεία εργάζεται συνεχώς για να την κάνει πιο ανταγωνιστική οικονομικά. «Αν και προκύπτουν εμπορικά οφέλη από τη χρήση της», λέει ο Donaldson, «κανείς δεν θα πληρώσει παραπάνω γι’ αυτήν». Ένας Κινέζος κατασκευαστής αυτοκινήτων θα είναι ο πρώτος που θα υιοθετήσει την τεχνολογία φέτος.

Τι είναι το εντός-τροχού μοτέρ, και πώς λειτουργεί;
Όπως πολλοί ηλεκτροκινητήρες EV, το Protean Drive είναι μια συγχρονική μονάδα μόνιμου μαγνήτη που δουλεύει με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) όπως κάθε ηλεκτρική συσκευή στο σπίτι μας.

Ανάμεσα στον ηλεκτροκινητήρα AC και την μπαταρία βρίσκεται ένας αναστροφέας ή μετατροπέας (inverter) που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα (DC) σε εναλλασσόμενο για την τροφοδότηση του κινητήρα. Κατά την ανάκτηση ενέργειας από το φρενάρισμα, ο αναστροφέας μετατρέπει το AC που παράγεται από το μοτέρ/γεννήτρια σε DC για να φορτίζει την μπαταρία.  

Οι ηλεκτροκινητήρες συνήθως πωλούνται ξεχωριστά οπότε οι κατασκευαστές αυτοκινήτων πρέπει να βρουν τον κατάλληλο αναστροφέα. Το Protean Drive περιλαμβάνει τον αναστροφέα, οπότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα από τον κατασκευαστή EV, σε βάση “plug-and-play” όπως λέγεται.

Η Protean Electric περιγράφει τον εντός-τροχού κινητήρα της ως «μέσα-έξω», δηλαδή ανάποδο.

Παραδοσιακά, οι μόνιμοι μαγνήτες τοποθετούνται σε κεντρικό περιστρεφόμενο άξονα που ονομάζεται στροφέας (rotor) και ο οποίος περιβάλλεται από στατικά ηλεκτρικά τυλίγματα, τον στάτη (stator).

Στο σύστημα Protean Drive, o στροφέας είναι στο εξωτερικό και ο στάτης στο εσωτερικό. Ο ηλεκτροκινητήρας κινεί άμεσα τον τροχό και δεν απαιτεί σημαντικές μετατροπές στο όχημα. Η Protean το περιγράφει ως «το πλησιέστερο που μπορεί να υπάρξει σε ένα σύστημα ηλεκτροκίνησης “πάρε-βάλε”».

[Πηγές: Protean Electric, Autocar]