Elmotorn i hjulet

[Skytten]

Cyklar finns med elmotorn i  hjulet.  Nu hitatde jag en  film på youtube där man har en konceptbil med elhybrid och även så man laddar med sladd. Motorn i hjulen.

De har givetvis inte kommit sig för att göra detta förutan det mail de fick från mej för några år sen.   

Electric Car with In-Wheel Motor Volvo ReCharge concept

[Ulric Eriksson]

Är det någon större vits med att placera motorn i hjulet? Den fördel jag kan tänka mig är att man slipper förluster i k-axeln, men hur stora är de egentligen? Nackdelarna är uppenbara, stor rörlig massa och begränsningar i konstruktionen pga de fysiska måtten.

[Skytten]

Man beräknar tranmissionsvinster på i allafall 10% av motorernas effekt.  Elmotorerna är inte särskillt stora utom i omkrets(de är smala), och sysemet kopplas till andra funktioner, som att ge varje hjul rätt kraft, påverka väghållning och effektivt kunna använda dem i kombination med bromsarna för att skicka tillbaka så mycket som möjligt av inbromsningen/fartminsknings energi till batterierna.  Viktmässigt tror jag inte det gör så mycket.
Jag har sett (film) ett system som Siemens har jobbat med, och det är en motor i hjulet med bara några delar, plus styrelektronik. Vad Volvo har för motor i sina hjul vet jag inte, men förmodligen bästa överkomliga teknik.

[Ulric Eriksson]

Man beräknar tranmissionsvinster på i allafall 10% av motorernas effekt.

Men det handlar väl om hela vägen genom växellåda och diff också i så fall? 10% bara för en k-axel som förbinder motor med hjul tycker jag låter mycket.

[Skytten]

Jovisst finns det andra ställen som stjäl effekt på en konventionell bil.  Elmotorn är inte lika effektiv på alla tänkbara varv heller, men fördelarna i energieffektivitet bör vara stora.
Bilarna har fördelen av att ha fyrhjulsdrift, utan de kostnader som annars finns med en central motor.
Vidareutvecklas batteriteknik, så får man kanske en bil som inte behöver en motor för att ladda. Volvos konceptbil klarar som den såg ut ungefär en mil innan motorn går igång och laddar. Kör man kortare sträckor kan man ju plugga in och ladda.
Biobränsle kommer aldrig att kunna framställas för globalt transportbehov. Såg att om vi skulle dubbla rapsskörden, och minska övriga behov av rapsolja till hälften, skulle vi inte klara ens 10% av det transportbehov som finns idag för förekommande dieselmotorer.
Med fullt utag av möjlig bioenergi  (med kända metoder) i hela  energisektorn, kan man i Sverige komma så långt att endast vattenkraften behövs som tillskott. Men här är vi ett specialfall. De flesta av Jordens länder har inte skuggan av dessa möjligheter.

El kan ju bli en framtida energibärare för trafik, då den kan framställas på så många olika sätt.

[torbjorn]

Navmotortekniken är redan välkänd inom fordonsindustrin.
För personbilar förekommer den väl än så länge mest bara i prototyper och konceptbilar (förutom rena elbilar och hybrider så visade ju VW en Polo med dieselelektrisk drift och navmotorer i alla hjul redan omkring 2002).
Men för tunga fordon slår den igenom mer och mer. Nere på kontinenten finns det busstillverkare som bygger bussar för stadstrafik med dieselektriskt drivna navmotorer, de kan erbjuda hybridteknik som tillval.
För moderna militärfordon (pansarskyttefordon som t ex Hägglunds SEP) är det också bara navmotorer som gäller vid nyutveckling idag. De fordon av det slaget som byggs med traditionell drivlina med växellådor och kardanaxlar är gamla konstruktioner med rötterna i 80-talet eller ännu längre tillbaks.

[Tacitus]

På lite tyngre fordon så är navmonterade motorer ingen direkt nyhet - det finns tydliga fördelar med navmontage såsom minskade transmissionsförluster, separat-individuell drivning på varje hjul så att man slipper krångel med diffspärrar och kan få till supereffektiv styrning av drivkraften vilket kan minska bränsleförbrukningen högst avsevärtoch och man kan spara mycket utrymme.

När det gäller personbilar så håller jag med Colani - "dom gör ju allting fel" 

Det är ju tyvärr så att folk verkar vilja ha sina bensinslukande monster som är byggda med efterbliven teknologi, det är ju fullt möjligt idag att bygga en familjebil som drar 0,3 L/mil... så varför görs det inte ? Tom en modern miljöbil är många gånger rejält mycket sämre än vad den skulle kunna vara.

När jag gör statskupp och blir El Presidente för hela svenska folket så ska jag förbjuda alla vanliga personbilar som drar mer än 0,5 L/mil 

När det gäller lastbilar så finns det också mycket att göra...

Det är ju många gånger möjligt att öka toppfarten med sådär 10-20% och att minska bränsleförbrukningen med upp till 30-40% bara genom att bygga superaerodynamiska karosser på både personbilar och lastbilar.

Väger man då ihop detta med att använda bättre kraftöverföring och lättare men starkare kontruktionsmaterial så kan man förbättra de fordon som rullar runt på vägarna högst avsevärt... med avsevärda minskningar i bränsleförbrukning till följd.

Många gånger skulle bränsleförbrukningen i det närmaste kunna halveras tom på moderna bilar... för att inte tala om var en gammal Volvo 240 hamnar på skalan.

[Ulric Eriksson]

Skulle inte behövas någon diffspärr bara för att motorerna sitter centralt. Tänk konventionell framhjulsdriven bil med motor, växellåda och differential ersatt av två elmotorer, som då kan konstrueras friare med olika lindningar för bättre effektivitet vid olika varv utan att ytterligare öka olägenheten med extra ofjädrad vikt i hjulen.

[Tapio]

Halaj!

Låg ofjädrad vikt är jätteviktigt både för god komfort och god väghållning.
Men man skulle kunna göra ungefär som Jaguar. Iaf på äldre vagnar satt bromsskivorna längst in mot diffklumpen. De satt alltså fast i de bakre drivaxlarna. På så sätt var skivorna fjädrad vikt.
Man skulle kunna tänka sig två motorer i mitten och drivaxlar från dem ut till hjulen.

//T

[Skytten]

Ungefär såhär tänker sig Siemens.

Siemens VDO eCorner Project:

Fler förslag, med lång räckvidd.

Electric Mini

Och varför inte lägga ännu mer i hjulet?

Michelin Hy-Light Active Wheel Motor EV concept Car

[torbjorn]

Halaj!

Låg ofjädrad vikt är jätteviktigt både för god komfort och god väghållning.
Men man skulle kunna göra ungefär som Jaguar. Iaf på äldre vagnar satt bromsskivorna längst in mot diffklumpen. De satt alltså fast i de bakre drivaxlarna. På så sätt var skivorna fjädrad vikt.
Man skulle kunna tänka sig två motorer i mitten och drivaxlar från dem ut till hjulen.

//T

Det fanns många bilkonstruktörer som tog till den lösningen för att minska den ofjädrade vikten förr i tiden. Inte bara Jaguar utan man kan även nämna VW K70 och ett flertal Citroënmodeller (GS/GSA, ID/DS, 2CV). Tror också lösningen har funnits på en del Alfa Romeo. Men efter mitten av 70-talet tror jag inte någon biltillverkare har valt centralt monterade bromsskivor vid nykonstruktion, det är inte längre nödvändigt i och med att man har lärt sig att dimensionera hjulupphängningen så att den klarar en större ofjädrad vikt utan komfort- eller väghållningsproblem. En fördel med att ha en stor "känd" ofjädrad vikt är för övrigt att den ofjädrade vikten procentuellt sett inte ändras så mycket beroende på vilka fälgar och däck som monteras på.

Lösningen med centralt placerade elmotorer och drivaxlar till hjulen blir betydligt tyngre och dyrare än navmotorlösningen. Och navmotorerna behöver inte bli nämnvärt tyngre än nuvarande kombination av bromsskiva, bromsok och yttre drivknut. Speciellt inte om man gör som i den där dieselektriska Polon och använder fälgen som rotor i elmotorn.

[Tacitus]

Skulle inte behövas någon diffspärr bara för att motorerna sitter centralt. Tänk konventionell framhjulsdriven bil med motor, växellåda och differential ersatt av två elmotorer, som då kan konstrueras friare med olika lindningar för bättre effektivitet vid olika varv utan att ytterligare öka olägenheten med extra ofjädrad vikt i hjulen.

Du får ju som regel transmissionsförluster... och ska man ha någon vettig dragkraftsfördelning då man drar släp eller kör i snömodd så ska det vara 4-hjulsdrivet för att minimera hjulspinnet som förbrukar energi i onödan.
(genom att använda 4-hjulsdriften vid plöjning så sparar man faktiskt in en del diesel...)

Dessutom så vill man ju hålla antalet rörliga delar på ett minimum för att minska behovet av underhåll och smörjning, med axlar för kraftöverföring så får man ju på köpet knutar/vinkelväxlar som kräver underhåll och "smörj" förutom att systemet blir onödigt tungt vilket leder till onödigt hög bränsleförbrukning.

Fördelen med just elmotor är ju att det är lättare att konstruera en bromskraftsåtervinning i form av batterier, annars kan man ju istället ha navmonterade hydraulmotorer och en liten dieselmotor som ständigt står på optimalt varvtal.

[JohnA]

Jag besökte en svensk innovatör för kanske 15 år sedan. Minns inte vad projektbilen hette men det var en tremeters seriehybrid med fyra navmotorer, några vanliga blybatterier och en trecylindrig Lombardini diesel med två rejäla turistbussgeneratorer. Det innovativa var dock inte bilen i sig (förutom sandwichbottnen) utan drivmedlet. -Någon slags emulsion av vegetabilisk olja och alkohol som egentligen inte borde kunna blandas.

Motorerna var relativt tunga och dyra med exklusiva neo-magneter. Tror de kom från frankrike och gav 5-10 hk vardera.
Hur det gick med projektet vet jag inte men jag har aldrig hört något om det igen så det gick väl som det brukar när något försöker något annorlunda inom bilindustrin...

Navmotorer har jag också sett ofta på elektriska mopeder. Visst ökar den ofjädrade vikten men det är också den enda tydliga nackdelen jag kan komma på. Den ofjädrade vikten behöver inte vara ett problem om man vågar gå ifrån den dumma trenden med breda lågprofildäck (som ändå kan bli ganska tunga trots aluminiumfälgar) och återgå till 80-profildäck som dög utmärkt till för 15-20 år sedan. 

Kombinerar man navmotorn med hjulupphängning, bromsar och styrning till en kompakt enhet får man något oerhört intressant och flexibelt! Jag har sett sådana koncept men minns i skrivande stund inte var. En bil byggs då upp av fyra identiska enheter runt om. Flera olika bilmodeller kan dela samma enheter och man slipper massor av mekaniska komponenter här och där i bilen. Tillverkningsvolymerna på hjulenheten ökar rejält och priserna faller genom standardiseringen. På köpet får man fyrhjulsdrift och en synnerligen lättparkerad bil om tillverkaren väljer att lämna plats i hjulhusen för styrande bakhjul. Man kan även göra en sexhjulig bil med 50% högre effekt utan att frångå standardkomponenterna.

Och tänk så kul framtidens nörd-ungar kan ha när de bygger segways av två sådana standardiserade digitala hjulenheter! 

Regenerativ bromsning blir sannolikt extra effektiv med navmotorer då bromskraften kan fördelas intelligent mellan hjulen. Dessutom blir det inget slitage att tala om på några bromsbackar. Förmodligen kan man nöja sig med en parkeringsbroms i varje hjul liknande den i en automatlåda, d.v.s. en sprint/hake som mekaniskt spärrar rotationen stumt.

Jag förmodar att motorerna med fördel tillverkas med största möjliga diameter. Att hjulen då också får stor diameter är knappst negativt för rullningsmotståndet. Ett stort hjul borde också bättre svälja gropar i vägen utan att bli vingliga av en stor profilhöjd.
Jag vill se framtida bilar med hjul i rena cykelproportionerna!

Det läskiga i sammanhanget är väl att bilarna med direktdrift och stora smala hjul skulle rulla så tyst att de måste förses med någon form av konstgjort ljud för att folk inte ska kliva rakt ut i gatan framför dem! Men vore det i så fall inte lite coolt att ha personliga personbilsljud på samma sätt som personliga ringsignaler i mobilen? 

[Skytten]

Det läskiga i sammanhanget är väl att bilarna med direktdrift och stora smala hjul skulle rulla så tyst att de måste förses med någon form av konstgjort ljud för att folk inte ska kliva rakt ut i gatan framför dem! Men vore det i så fall inte lite coolt att ha personliga personbilsljud på samma sätt som personliga ringsignaler i mobilen? 

När jag någon gång på 50-talet fick ett ganska ljudlöst fordon, en cykel överdimisionerad  för min förmåga, men rättades till med en sk snesadel, fick jag trots den mindre trafiken då anskaffa ett ljudhjälpmedel, vi kallade smaddra.

[Tacitus]

jo.. avsaknaden av "bil-ljud" är ju något att ta hänsyn till.

Svärfar har en Lexus hybridbil som när den går långsamt på el-drift skrämmer skiten ur många fotgängare 
Rentav lite läskig att köra när den är så gott som ljudlös...

[Ulric Eriksson]

Fortfarande inte övertygad. De fördelar som räknas upp är fördelar med elmotor, inte nödvändigtvis navmonterad elmotor. För en till rimlig kostnad producerbar och säljbar konsumentprodukt tror jag det skulle vara mycket enklare att konstruera en bil med två centralt monterade elmotorer.

[johole]

Eliica:

"The car has eight wheels enabling it to be closer to the ground for better traction. Each of the wheels has a 60 kW (80 hp) electric motor, giving a 480 kW (640 hp) eight wheel drive "

http://en.wikipedia.org/wiki/Eliica

[torbjorn]

Fortfarande inte övertygad. De fördelar som räknas upp är fördelar med elmotor, inte nödvändigtvis navmonterad elmotor. För en till rimlig kostnad producerbar och säljbar konsumentprodukt tror jag det skulle vara mycket enklare att konstruera en bil med två centralt monterade elmotorer.

Varför har då t ex Neoplan valt navmotorer för sina trådbussar och dieselelektriska bussar?

[Ulric Eriksson]

Varför har då t ex Neoplan valt navmotorer för sina trådbussar och dieselelektriska bussar?

För att det skiljer en eller två tiopotenser mot priset på en Nissan Micra?

Edit: och vikt.

[JohnA]

Kulgräslig sak den där Ellican! Ska man bygga för prestanda och kanske även vinna någon speciell poäng som t.ex. lågbyggt chassie/flak är det knappast fel med fler hjul än nöden kräver. Däremot har jag svårt att se någon vinst om man ska bygga ett fordon med fokus på verkningsgrad och lågt pris.
Extra tokigt antar jag det blir om man väljer navmotorer som ökar den ofjädrade vikten och kombinerar det med relativt små hjul med låg däckprofil...

Jag ser fortfarande stora fördelar med navmotorn som koncept men då i kombination med lite störra och gärna smala däck med bättre fjädring i gummit. Att lägga en del av fordonets fjädring i däcken (så som det var förr) är ett enkelt sätt att minska den ofjädrade vikten, men det kostar förstås i form av en bil som svajar och gungar mer.

Personligen skulle jag hellre köpa en elbil med väghållning som en 60-talsbil till relativt lågt pris än den med högre prislapp, stadigare gång på dyrare däck, fler delar som kan gå sönder och sannolikt sämre innerutrymmen (för diverse transmissionsdetaljer)