Электромобиль Ford F-150 - полноприводный внедорожник, 4 мотор-колеса. Двигатель на колесах


Колесо с мотором

Идея применения электромотора, интегрированного прямо в колесо, давно привлекает разработчиков гибридов и электромобилей. Электрические мотор-колеса наделяют машину невиданными возможностями и преимуществами.

Устройство и премущества мотор-колеса

Устройство мотор-колеса

Во-первых, отпадает необходимость в трансмиссии – сцеплении, коробке передач, приводных валах и дифференциалах. Это существенно снижает вес, а снижение веса – это дополнительная экономия топлива и снижение вредных выбросов. Кроме того, уменьшается стоимость автомобиля и снижаются затраты на его обслуживание и ремонт. Конструкция существенно упрощается, а, как известно, чем проще – тем надежнее. Отсутствие узлов трансмиссии освобождает больше полезного объема для размещения пассажиров и груза и позволяет конструкторам и дизайнерам шире проявить фантазию.

Во-вторых, машина получает отличную динамику: компактные и легкие электродвигатели развивают максимальный крутящий момент сразу же, как только на них подается питание. Значения крутящего момента могут достигать 700 Н*м.

В-третьих, управляемое мотор-колесо делает автомобиль чрезвычайно маневренным – ведь все колеса могут вращаться с разной скоростью и даже в разных направлениях. Машина способна разворачиваться на 360 градусов, парковаться в самых сложных условиях и мгновенно адаптироваться к качеству дорожного покрытия.

В-четвертых, значительно упрощается конструкция важнейшей для электромобилей системы регенерации энергии торможения.

В-пятых, ничто не сможет сравниться с мотор-колесом в обеспечении активной безопасности движения – любые алгоритмы систем ABS, ESP, Traction Control, Brake Assist и других легко программируются в блоке управления и могут воздействовать на каждое колесо индивидуально.

Недостатки мотор-колеса

Но на пути массового внедрения мотор-колес стоит и несколько нерешенных пока проблем. Главная из них – масса механизмов, помещаемых внутрь обода. Высокооборотные электродвигатели нуждаются в понижающем редукторе. Он должен быть компактным и герметичным. Редуктор добавляет несколько килограммов к общей массе колеса. Большая неподрессоренная масса, или, говоря проще, тяжелые колеса, резко снижают комфорт и управляемость, повышают износ подвески, передают на кузов больше вибраций. Оптимальный вес колеса для среднеразмерного автомобиля составляет от 10 до 30 кг без учета шины. Вписаться в эти жесткие рамки мотор-колесу очень непросто.

Практические разработки Michelin

Французская компания Michelin, всемирно известная не только своими разработками в области шин, но и исследованиями по созданию экономичного и экологически чистого транспорта, уже пятнадцать лет занимается разработкой инновационных мотор-колес для электромобилей. Мотор-колеса «Michelin active wheel» совмещают в одном узле тяговый электродвигатель, элементы управления и подвески и тормозной системы. Они могут применяться как в переднеприводном, так и в заднеприводном варианте, в зависимости от условий эксплуатации.

И все это при общем весе 35 килограмм, что не превышает вес обычного колеса легкового автомобиля! Ключевое место в этой технологии моторизированного колеса занимает миниатюрный электродвигатель. Разработанный Michelin, на сегодняшний день он является самым компактным на рынке. Беспрецедентное соотношение его мощности к массе предоставляет уникальную возможность для уменьшения неподрессоренной массы ходовой части автомобиля. Подобные попытки предпринимались и другими производителями, например Mitsubishi и Siemens, но они так и не дошли до серийного производства.

Мотор-колесо от Protean Electric

Несмотря на всю заманчивость идеи мотор-колеса, автопроизводители несколько лет назад отказались от нее из-за технических трудностей и недостатков. Но нашлись энтузиасты в лице американской компании Protean Electric, которая находится в полушаге от создания практической конструкции. Ее система под названием Protean Drive успешно прошла испытания на автомобилях Mercedes-Benz SLS AMG Coupe, Volvo C30, пикапе Ford F-150 и фургоне Vaxhaull Vivaro. В декабре 2012 года авторитетный американский журнал Car and Driver внес Protean Drive в десятку самых многообещающих технологий 2013 года. При ее разработке было получено 23 патента. Производственный образец компания продемонстрировала в апреле 2013 года, а полномасштабное производство планируется развернуть в 2014 году на вновь построенном заводе в Китае.

Protean Drive предназначена для использования в гибридных автомобилях и электромобилях. Причем она легко может быть адаптирована к уже выпускаемым моделям или для переоборудования автомобилей с ДВС в гибридные. С ее помощью можно реализовать передний, задний или полный привод. В комплект Protean Drive входит мотор, инвертор и блок управления с программным обеспечением. Все перечисленное легко помещается внутри обычного колеса размером от 18 до 24 дюйма. Благодаря прямому приводу отпадает необходимость в коробке передач, приводных валах и дифференциалах. Это ведет к уменьшению потерь на трение при передаче крутящего момента, позволяя сохранять энергию батареи и увеличить пробег без подзарядки. Protean Drive позволяет улучшить топливную экономичность более чем на 30%, в зависимости от размера батареи и режима движения.

Существенное снижение количества деталей приводит к значительному снижению стоимости, веса и повышению надежности. Высвобождаемое пространство «развязывает руки» дизайнерам и конструкторам, которым становится легче воплотить все свои творческие и технические замыслы. Каждое мотор-колесо может управляться контроллером независимо от остальных, что обеспечивает гораздо лучшую управляемость по сравнению с традиционными системами привода ведущих колес. Кроме того, мотор-колесо позволяет гораздо проще и эффективнее реализовать работу систем безопасности автомобиля – антипробуксовочной (traction control), контроля начала движения (launch control) и распределения крутящего момента (torque vectoring). К недостаткам следует отнести увеличение неподрессоренных масс и более слабое ускорение по сравнению с обычными автомобилями.

Мотор-колесо от Protean Electric на сегодняшний день имеет самые высокие показатели удельной мощности (110 л.с.) и крутящего момента (800 Нм) среди всех существующих электроприводных систем. И это при весе всего в 31 килограмм! Protean Drive также превосходит другие конструкции по возможностям рекуперации – до 85% энергии торможения используется для подзаряда батареи. Это позволяет увеличить пробег до 30%, уменьшить размеры батареи и снизить ее стоимость.

avtonov.info

Кареточный мотор vs Мотор-колесо · Блог Режимщика

Среди обывателей часто вижу непонимание и нежелание платить больше за кареточный мотор. Ведь есть мотор-колесо в 2 раза дешевле. Давайте разберемся как я люблю — в цифрах и ответим на вопрос, когда можно сэкономить?

Для начала очевидные вещи, о которых уже писал. Мотор-колесо нарушает развесовку велосипеда, часто требует усиления стандартных мест крепления колеса иначе их может просто разорвать, хуже накат, сложная процедура снять/поставить мотор-колесо для обслуживания и замены покрышки. В конструкции редукторного мотор-колеса есть планетарный редуктор из трех нейлоновых шестерней. Если на таком колесе подпрыгнуть оно начнет ускоряться, а при приземлении рывком замедляется. В момент приземления нейлоновые зубья срезаются предотвращая еще большие повреждения мотора. В кареточном моторе рывок смягчает цепь.

Устройство

Теперь взглянем на моторы изнутри.

Слева самое дешевое мотор-колесо, справа с редуктором. Отличие в том, что редукторный электромотор вращается с большей скоростью (редуктор 5:1), поэтому он более тяговитый и меньше весит. Отличить их просто. Редукторный более толстый, а первый больше. За счет уменьшения длины спиц такое колесо хуже амортизирует. В тоже время зазор между магнитами и катушкой очень маленький. Там, где при сильном ударе на обычном колесе мы могли бы отделаться восьмеркой, здесь магниты могут встретиться с катушкой. Хорошо, допустим мы катаемся исключительно по ровному асфальту. Посмотрим что внутри кареточного мотора на примере моего bafang BBS01 мощностью 250/350 Вт.

Сразу отмечаем наличие редуктора с еще большим передаточным числом 1:21.9, т.е. двигатель вращается еще быстрее и по идее должен быть еще эффективнее, меньше и легче (последнее очевидно из фото). Второй момент, бросающийся в глаза — это нормальный неподвижный статор и вращающийся ротор. Вот здесь поподробнее.

Из школьного курса физики мы знаем, что момент инерции зависит от массы вращающегося тела. Разгонять и тормозить мотор-колесо гораздо затратнее, т.к. ротор там большой и совмещен с металлическим корпусом. Вес заднего мотор-колеса в сборе с покрышкой 8-10 кг, что сопоставимо с весом всего моего велосипеда. Более современные редукторные мотор-колеса весят на несколько кг меньше. Но самым главным их преимуществом является наличие в их конструкции обгонной муфты. Дело в том, что в обычном мотор-колесе статор мотора жестко закреплен на валу, а ротор жестко на колесе. Если на вращающийся мотор не подается ток, то он превращается в генератор. Этот убийственный недостаток маркетологи продают нам как благо под названием рекуперация. По факту мотор все время движения накатом вынужден тратить энергию на преодоление тормозящего момента. Время, когда вы тормозите рекуперацией ничтожно мало, а эффективна она лишь на максимальных оборотах. Реальная эффективность рекуперации на равнине отрицательна. А если не дай бог кончилась батарея, то велосипед превращается в мощный фитнес-тренажер. Это исключает возможность пользоваться велосипедом как раньше и вынуждает жестко оценивать расход батареи.

Технические характеристики

Но это еще не все, давайте сравним технические характеристики моторов.

Мотор-колесо

Это редукторное мотор-колесо, номинальной механической мощностью 1000 Вт и номинальным крутящим моментом 25 Н·м при максимальной эффективности 80.9%. Сразу отмечу, что ток при отсутствии нагрузки составляет 3 А. Если бы не было обгонной муфты, то ваш мотор потреблял бы максимально  48,6 * 3,146 = 152.9 Вт при движении накатом. Примерно 13 Вт вам придется компенсировать при севшей батарее за счет собственной мускулатуры, и гораздо больше при обычном мотор-колесе. Отметим, что кратковременно мотор способен потреблять до 45 А (2149 Вт) и выдавать максимально 46 Н·м (1644 Вт) и этот момент приложен к оси колеса. Мотор-колесо при мощностях 0 — 360 Вт имеет пропорционально малую эффективность 0 — 70%. Более-менее нормальную эффективность мотор-колесо выдает при мощностях ≥500 Вт. Размеренные прогулки не для него. Если нужно проехать как можно большее расстояние, то нужно разгоняться иначе батарея будет тратиться впустую. Этот мотор для тех, кому нужно добраться из точка А в точку Б за самое короткое время.

Кареточный мотор

Теперь взглянем на характеристики кареточного мотора 250 Вт.

Сразу отмечаем большую максимальную эффективность 89,7% при 151 Вт. Эффективность выше 80% при мощности от 50 до почти 400 Вт. А что такое эффективность — это отношение полученной механической мощности Pout к затраченной электрической мощности Pin. Чем она выше, тем более экономно мы тратим батарею. На этом моторе можно ехать медленно или быстро — не важно, батарея будет расходоваться адекватно.

Сравним крутящие моменты. У кареточного мотора он приложен к оси каретки и передается на заднее колесо за счет цепи. Соотношение звезд дает нам передаточное число на которое уменьшается крутящий момент. Так, при номинальном токе 9 А (34 Н·м), передней звездой 44Т и задней кассетой 30/11Т получим крутящий момент на колесе от 8,5 до 23.2 Н·м в зависимости от положения заднего переключателя скоростей. При максимальных 15 А (55 Н·м) и все еще хорошей эффективности от 13,7 до 37,5 Н·м. При максимальном крутящем моменте мотора 100.9 Н·м на заднем колесе на звезде 30Т будет 68.9 Н·м. Это то же самое если взять гаечный ключ длинной 10 см и навалиться на него всем телом массой 70 кг. От момента зависит ускорение велосипеда и предельный угол подъема. На кареточном мы можем гибко распоряжаться им за счет переключения задней передачи. Получается что на кареточном моторе 250 Вт можно заехать на более крутую горку, чем на редукторном мотор-колесе 1000 Вт, т.к. он развивает на 50% больший крутящий момент (69 против 46).

Мощность

Стоит отметить, что мой двигатель 250 и 350 Вт — это абсолютно одинаковые двигатели. У них лишь разные прошивки, которые ограничивают ассистента помощи либо на 250, либо на 350 Вт. Но если нажать газ, то оба выдадут 400 Вт и больше если батарея 48 В.  Из таблицы ниже видно, что более мощные mid drive имеют больший момент и скорость, а вот 250 от 350 ничем не отличается.

Из графика выше для кареточного мотора видно как ток растет до 15 А и стабилизируется явно программно, потому что резко начинает падать эффективность, обороты и мощность, но продолжает расти крутящий момент. А мощность — это крутящий момент помноженный на обороты.

Справедливости ради скажу, что мощность дешевого мотор-колеса — это как ни крути мощность и 250 всегда будет меньше 1000, а значит будет ехать медленнее или увезет меньше груза при прочих равных. Кареточный двигатель на 750 Вт лишь немного дороже, но выдаст уже 110 Н·м на колесо. Но я специально сравниваю с 250 Вт чтобы показать — мощность далеко не единственный параметр, на который нужно обращать внимание при выборе типа электромотора.

Занимательная математика

И напоследок еще немного математики. Радиус моей передней звезды 44Т = 1/2″ * 44/2π = 89 мм. Длина стандартного шатуна 175 мм. Цепь при максимальном моменте электродвигателя испытывает нагрузку эквивалентную 100.9/9.8/0.089 = 115,7 кг. Вес человека, который создаст такую же нагрузку на цепь если навалится всем телом на одну педаль примерно в 2 раза меньше 89/175*115,7 = 58,8 кг за счет в большей длины шатуна. Мой нормальный вес 64 кг. Это значит, что мотор развивает почти такую же мощность, которую я могу выжать из велика в стоячем положении. Т.е. добавив 6 кг (мотор 250 Вт + батарея 500 Втч) к весу моего велосипеда я добавил 59 кг усилий на педали. Кстати это значит, что когда мы вваливаем вдвоем, все механизмы испытывают двойную нагрузку, что сказывается на износе как будто на велик встал человек массой 120 кг.

Большой крутящий момент mid drive — это и плюс и самый большой минус, т.к. требует разумного подхода к переключению передач. В этом смысле здесь снова работает прямая аналогия с машиной. Разгоняться нужно всегда с первой передачи и первые метры проезжать на педалях. Не стоит давать большие нагрузки при маленьких оборотах. Не стоит ставить мотор мощностью 1000 Вт на ашан-байк. Мощный мотор очень быстро сработает цепь и звезды, поэтому чем выше мощность, тем более качественные компоненты передачи необходимо использовать. Также для мощного мотора акутально иметь gearsensor — датчик переключения передач, чтобы скидывать тягу в момент переключения. У мотор-колеса такой проблемы нет, но и такой тяги тоже.

Выводы

Отвечая на вопрос, поставленный в первом абзаце скажу, что сэкономить можно, если вам не нужна скорость ниже 50% от максимальной и вы совсем не собираетесь крутить педали. Правда в этом случае, это уже электромопед. В любом случае не берите самое дешевое мотор-колесо. Только с планетарным редуктором. Это неплохой бюджетный вариант для городского велосипеда. Если же ваша цель — поездки по бездорожью по пересеченной местности с большими перепадами высот с форсированием препятствий в том числе путем переноса велосипеда на руках; если велосипед для вас в первую очередь тренажер, а не транспорт; если нужен легкий доступ к системе передач, ремонтопригодность и гибкость в модификации; если нужна большая дальность поездок за счет лучшей эффективности использования батареи, и вы готовы за всё это доплатить — ваш выбор кареточный мотор или mid drive.

У мотор-колеса слишком широкий рабочий диапазон скоростей, а электромоторы сложно сделать так, чтобы они одинаково эффективно работали на малых и высоких оборотах. Особенно это заметно на скоростях ниже 30% от максимальных. Вы вроде едете медленнее, энергии вроде тратиться меньше. Вот только на каждый 1 Вт механической мощности вы тратите 2 Вт электрической (если очень грубо).  А на максимальных оборотах малину портит сопротивление воздуха и трение. Кареточный мотор можно легко держать вблизи своего максимума эффективности за счет переключения передач. Максимальная скорость вращения мотор-колеса маловата для эффективной работы электромотора. Для создания достаточного момента при таких скоростях приходится использовать больше магнитов и большую площадь магнитопровода. Поэтому они больше, тяжелее, а значит более прожорливее и еще менее эффективны. Планетарная передача в мотор-колесе призвана решить эту проблему. Но жёсткое сцепление накладывает уже механические ограничения. Если планетарка имеет не одну, а несколько скоростей, то цена такой конструкции приближается к цене кареточного мотора и уже не является преимуществом, хотя недостатки еще остаются. В любом случае прогресс не стоит на месте, а цены падают. Так что рано или поздно и по нашей улице проедет инкасатор.

blog.regimov.net

Мотор-колесо для электромобиля

Мотор-колесо для электромобиля становится все более популярным элементом компоновки электротранспорта. Узнайте больше, как это работает в действующих моделях.

Недавно презентованный отечественный электромобиль El Panda имеет не один, а 4 двигателя, выполненных в виде мотор-колеса. Хотя такая конструкция и выглядит прорывной технологией,  на самом деле идея двигателей, заключенных в колесо, далеко не нова. На автомобиле Lohner-Porsche 1900 года выпуска уже стояло мотор-колесо, хотя, конечно и не такое совершенное как нынешние.

Купить такой двигатель в каком-нибудь китайском магазине тоже не составляет особого труда. Да и стоимость их достаточно приемлема.

Проблема заключается в управлении такими двигателями и совместимости их с уже разработанными моделями электромобилей.  Поставить электродвигатель на любой автомобиль вместо бензинового проще, так как не нужно переделывать всю конструкцию. Тяжелые мотор-колеса увеличивают неподрессоренную массу, хотя и освобождают место под капотом для размещения батареи.

Поэтому до настоящего времени такие двигатели ставят, в основном, на небольшие легкие городские электромобили, которыми легко управлять на гладкой дороге.  Кстати, перспективная российская Панда как раз к таким и относится.

Мощные мотор-колеса

Лидерами в разработке колесных двигателей, пожалуй, можно считать компании Michelen и Protean. Если первая уже давно производит такие колеса, мощностью 15 кВт каждое, то вторая занимается серьезными исследованиями в этой области.

Примером может служить электромобиль-внедорожник Ford F 150, на который еще в 2008 году Protean поставила 4 мотор-колеса мощностью в 100 л.с. каждое! Правда, вес одного колеса составлял 31 кг, зато оно в себя включало и тормозную систему и активную подвеску. Активная подвеска позволяет за доли секунды регулировать колебания, которые возникают при движении. Достигается это за счет электрических сигналов от контроллера.

Благодаря тому, что целый ряд блоков автомобиля становятся ненужными – трансмиссия, подвеска, сцепление – управление становится более быстрым и точным, ведь теперь не требуется передавать усилия через посредников.

Экономия энергии электромобиля

Конструкция электромобиля с мотор-колесами позволяет значительно экономить заряд батареи:

  • Во-первых, энергия поступает непосредственно на колесо, в отличие от классической компоновки двигателя.
  • Во-вторых, используется рекуперативное торможение, или рекуперация, позволяющее возвращать энергию торможения обратно в батарею.

Все это позволяет экономить до 20% энергии, а значит и подзарядку батарей можно производить реже. Главной задачей современных мотор-колес является максимальная совместимость с уже имеющимися конструкциями автомобилей. В идеале в обычный кузов должен встраиваться блок управления, а обычные колеса меняются на моторы. Но, конечно, пока такая совместимость остается только в мечтах.

hifak.ru

Пять примеров моноколесного транспорта - Колеса.ру

Как ни странно, идея использования лишь одного колеса в движущихся экипажах зародилась около полутора веков назад и уже претерпела несколько стадий развития, в том числе и свой ренессанс. Но тот факт, что теперь мы все можем приобрести автономную одноколесную платформу Airwheel с крохотным запасом хода, вовсе не означает, что подобные проекты прекратили свое развитие. Наоборот, к их разработке подключились даже мировые бренды, что уже намекает на перспективы в будущем. Пока же я предлагаю ознакомиться с самыми удивительными аппаратами, которые энтузиасты за это время собрали в своих гаражах. Проверяем нашу вертикальную устойчивость и погнали!

Марш одиноких

Назвать одинокими странных изобретателей, полюбивших в «мобилях» всего одно колесо, можно не только за характер их проектов, но и за всеобщее непонимание, с которым они сталкивались. Всего, начиная с 1867 года и заканчивая сегодняшним днем, общее количество запатентованного транспорта с моноколесом перевалило за 40. Однако многие из этих конструкций оказались настолько заковыристыми с технической точки зрения, что обречены оставаться на бумаге и теперь. А те, что все-таки увидели свет, можно пересчитать по пальцам.

1 / 4

«Золотой век» моноцикла пришелся на 20-30-е годы прошлого века. Тогда было запатентовано минимум 6 разных аппаратов с бензиновыми и даже электродвигателями. Ну и конечно, свое отражение это нашло в массовой культуре. В головах любителей фантастики они принимали самые разные размеры и формы. Пророчили даже появление танка-одноколесника!

2 / 4

«Золотой век» моноцикла пришелся на 20-30-е годы прошлого века. Тогда было запатентовано минимум 6 разных аппаратов с бензиновыми и даже электродвигателями. Ну и конечно, свое отражение это нашло в массовой культуре. В головах любителей фантастики они принимали самые разные размеры и формы. Пророчили даже появление танка-одноколесника!

3 / 4

«Золотой век» моноцикла пришелся на 20-30-е годы прошлого века. Тогда было запатентовано минимум 6 разных аппаратов с бензиновыми и даже электродвигателями. Ну и конечно, свое отражение это нашло в массовой культуре. В головах любителей фантастики они принимали самые разные размеры и формы. Пророчили даже появление танка-одноколесника!

4 / 4

«Золотой век» моноцикла пришелся на 20-30-е годы прошлого века. Тогда было запатентовано минимум 6 разных аппаратов с бензиновыми и даже электродвигателями. Ну и конечно, свое отражение это нашло в массовой культуре. В головах любителей фантастики они принимали самые разные размеры и формы. Пророчили даже появление танка-одноколесника!

Первый внятный проект «уницикла», или велосипеда с одним колесом, возник в 1884 году. Автор оного в историю не попал, т.к. идентифицировать его возможности не представилось. Зато концепция предложенного им транспорта стала отправной точкой для дальнейших исследований одноколесного транспорта. И следующий подобный проект был зарегистрирован через 20 лет, в 1904-ом, уже с бензиновым двигателем на борту. Кроме оснащения, у одноколесника поменялось и название – моноцикл. Правда, стало звучать основательнее? В 1910 году одним из них первых таких аппаратов, воплощенных в металле, стал моноцикл Эдисона-Путона, построенный во Франции. До наших дней он не сохранился, зато немец Ф. Шленкером представил полностью рабочую копию этой машины. Ее единственное колесо приводится в движение аутентичным одноцилиндровым бензиновым двигателем De Dion объемом 150 см³ и мощностью 3,5 л. с.

1 / 3

«Золотой век» моноцикла пришелся на 20-30-е годы прошлого века. Тогда было запатентовано минимум 6 разных аппаратов с бензиновыми и даже электродвигателями. Ну и конечно, свое отражение это нашло в массовой культуре. В головах любителей фантастики они принимали самые разные размеры и формы. Пророчили даже появление танка-одноколесника!

2 / 3

«Золотой век» моноцикла пришелся на 20-30-е годы прошлого века. Тогда было запатентовано минимум 6 разных аппаратов с бензиновыми и даже электродвигателями. Ну и конечно, свое отражение это нашло в массовой культуре. В головах любителей фантастики они принимали самые разные размеры и формы. Пророчили даже появление танка-одноколесника!

3 / 3

«Золотой век» моноцикла пришелся на 20-30-е годы прошлого века. Тогда было запатентовано минимум 6 разных аппаратов с бензиновыми и даже электродвигателями. Ну и конечно, свое отражение это нашло в массовой культуре. В головах любителей фантастики они принимали самые разные размеры и формы. Пророчили даже появление танка-одноколесника!

На 1911 год пришелся патент моноцикла с установленным толкающим винтом от американца Тома Коутса Клинтона. На сей раз «прогрессивный» транспорт представлял собой огромное, в человеческий рост колесо с внутренней рамой, к которой крепился мотор, а также платформа с сиденьем и стабилизирующими колёсиками. Премьеру устройства организовали на Миланской выставке, которую во всех подробностях документировала газета «La Vie de l’Automobile». И хотя моноцикл поверг почтенную публику в шок и трепет, хода изобретению не дали.

Особенности:

В начале ХХ века человечество воспринимало скептически даже четырехколесные автомобили, считая их новомодной диковиной. Что уж говорить о моноцклах, в которых люди видели едва ли не инопланетные корабли. И хотя их образы вдохновили многих иллюстраторов, будущее для такого транспорта в те годы было предопределено.

Динасфера

Этот проект возник в 1932 году и получился настолько большим, нет, просто гигантским, что не раз заставлял своего создателя сменить исподнее. Ведь в борьбе с низкой устойчивостью одноколесного транспорта доктор Джон Арчибальд Первес не придумал ничего лучше, как использовать в конструкции Dynasphere широкую несущую раму. В итоге получилось трехметровое стальное колесо весом около 450 кг, которым д-р Первес попытался заменить всю автомобильную отрасль на планете.

К счастью, промышленной революции по версии доктора не случилось. Мегаколесо Dynasphere на проверку оказалось даже более устойчивым, чем предполагал его создатель. Рулевое управление в нем отсутствовало напрочь, и чтобы задать траекторию движения этого аппарата на скорости 40 км/ч, водителю приходилось отклоняться вправо или влево, тем самым смещая центр тяжести Dynasphere. Надо ли говорить обо всех опасностях такого передвижения?

Впрочем, Первес был не только фанатом сферических путешествий – практическая жилка в его характере также присутствовала. Глядя как зеваки разбегаются прочь от его громадного моноцикла, доктор решил упростить процесс вождения оного. Вторым вариантом Dynasphere оказался двухместный экипаж, приводимый в действие 6-сильным бензиновым двигателем. Водительская платформа, на которой размещались также пассажир и силовой агрегат, была оборудована подвеской с регулируемым углом наклона относительно колеса. Это позволяло управлять движением Dynasphere как в обычном автомобиле, т.е. поворотом руля. Гордый своим открытием Д. А. Первес модернизировал Динасферу, разработав платформу для перевозки пяти и даже восьми человек! Такая вместительность впечатляла, только вот полностью укомплектовать экипаж для новых испытаний доктору не удалось.

Особенности:

При всем своем гротеске и неуклюжести, Dynasphere существенно ускорила развитие моноциклов. Ведь обрубив шар с двух сторон относительно центра, д-р Первес устранил главный недостаток подобного транспорта – его неустойчивость.

Байкер и его лень

На самом деле, 47-летний Керри Маклин – убежденный фанат мотоциклов, скорости и экстремальной езды. Но все же построить кастомный байк «о двух копытах» для него оказалось задачей куда более сложной, чем сварганить из подручных материалов одноколесное транспортное средство. Идея понравилось американцу настолько, что вскоре он из кустарной самоделки перешел на легальное и востребованное чудаковатой публикой производство!

Kerry McLean And His Monocycle

Первый моноцикл, собранный Маклином, являлся модифицированным тракторным колесом с диаметром около 90 см. Энтузиаст оснастил его бензиновым двигателем водяного охлаждения мощностью в 40 «лошадей». Этого вполне хватило, чтобы разогнаться до 100 км/ч на диковинном аппарате и попасть в Книгу рекордов Гиннесса. Байкер не покидал страницы местных таблоидов и по другой причине: его изобретение стало первым моноциклом, официально зарегистрированным дорожной полицией штата Мичиган.

Конструкторские решения, примененные Маклином, намного превзошли опыт предыдущих моноциклистов. Согласно утверждениям изобретателя, его машина лишена крупнейшего недостатка одноколесников: даже при резком торможении водитель не переворачивается через голову, а лишь немного подается вперед. Аппарат оказался настолько удачным, что Кэрри даже основал собственную компанию McLean Wheel и спроектировал на базе прототипа-рекордсмена маломощную (5 л. с.) и вполне безопасную коммерческую модель. Заплатив $8,5 тыс., всякий фанат экстрима может оказаться в буквальном смысле в центре событий! При этом «тяжелую артиллерию» Маклин приберег для собственных нужд: в его гараже поселились несколько экспонатов, оснащённых V-образной «восьмёркой» от автомобилей Buick Wildcat, McLean V8 и McLean V8 Rocket Roadster. Их мощность благоразумно не указывается автором, но мы-то знаем, что такие тачки комплектовались моторами с потенциалом, колеблющимся с 325 л. с. до 370 л. с.!

Особенности:

Достижения Керри Маклина оказались настолько же удачными, насколько и впечатляющими: мало того, что своим McLean Wheel изобретатель впервые за 60 лет сдвинул эволюцию моноциклов с мертвой точки, он еще умудрился неплохо заработать на этом! А постоянные эксперименты с объемом двигателя недвусмысленно подводят его к новому скоростному рекорду в этой области. Остается только порадоваться отсутствию у м-ра Маклина эмоционального здоровья, ибо нормальный человек, находясь внутри бешено вращающегося колеса, при запланированной в будущем скорости в 160 км/ч явно не выживет…

Одноколесный бунт

В ХХ веке вся история моноцикла строилась вокруг того, что водитель этого транспорта сидит внутри колеса. Но в 2003 году изобретатель Джек Лайалл совершил настоящий переворот, оборудовав кресло пилота снаружи одноколесника. Вся техническая начинка при этом оставалась на своем прежнем месте, что превратило и без того странное средство передвижения в героя постапокалиптических фильмов. Д. Лайалл назвал свое детище RIOT Wheel, что значит «Колесо, изобретенное заново» (англ. ReInvention Of The Wheel).

Устроен данный аппарат весьма остроумно. Чтобы придать ему устойчивость, Лайалл поместил внутрь колеса подвижный противовес массой 204 кг. Вне зависимости от того, бездействует моноцикл или едет, оный всегда занимает такое положение, чтобы уравновесить сидящего водителя. Двигатель Honda объемом 800 см³ и мощностью 6 л. с. установлен по тому же принципу и способен менять своё положение внутри колеса независимо от первого противовеса. При разгоне он сам отклоняется вперёд (или назад при торможении) пропорционально развиваемому крутящему (тормозному) моменту.

Невзирая на неопрятную внешность, в RIOT Wheel м-ра Лайалла был устранен ряд ключевых недостатков моноциклов. Вынесенное вперед посадочное место исключало травмирование водителя летящими из-под колеса камнями и песком, а также ничем не ограничивало его обзор. В «классических» моноциклах часть дороги всегда была скрыта ободом.

Невзирая на неопрятную внешность, в RIOT Wheel м-ра Лайалла был устранен ряд ключевых недостатков моноциклов. Вынесенное вперед посадочное место исключало травмирование водителя летящими из-под колеса камнями и песком, а также ничем не ограничивало его обзор. В «классических» моноциклах часть дороги всегда была скрыта ободом.

Немалую роль для придания устойчивости RIOT Wheel играет и ширина самого колеса. Также моноцикл оснащен 30-килограммовым гироскопом, который, реагируя на усилие рулевых рукояток, способен отклоняться горизонтально и изменять траекторию его движения. В качестве страхующего управление элемента кресло водителя имеет люфт 15º в обе стороны, что также может задавать RIOT Wheel необходимое направление. По словам изобретателя, отклонения центра тяжести моноцикла достаточно для реализации полного крутящего момента двигателя и интенсивного торможения вплоть до юза. При общем весе в полтонны аппарат развивает скорость 46 км/час.

Невзирая на неопрятную внешность, в RIOT Wheel м-ра Лайалла был устранен ряд ключевых недостатков моноциклов. Вынесенное вперед посадочное место исключало травмирование водителя летящими из-под колеса камнями и песком, а также ничем не ограничивало его обзор. В «классических» моноциклах часть дороги всегда была скрыта ободом.

Невзирая на неопрятную внешность, в RIOT Wheel м-ра Лайалла был устранен ряд ключевых недостатков моноциклов. Вынесенное вперед посадочное место исключало травмирование водителя летящими из-под колеса камнями и песком, а также ничем не ограничивало его обзор. В «классических» моноциклах часть дороги всегда была скрыта ободом.

Решился на строительство этого одноколесника Джек Лайалл только лишь ради фестиваля Burning Man, что ежегодно проводится в пустыне Блэк-Рок, штат Невада. На мероприятие съезжаются все любители технологически и эстетически похулиганить. И конечно же, изобретение RIOT Wheel пришлось тамошней публике по вкусу. К публичному успеху своего прототипа Лайалл оказался не готов – вместо того, чтобы почивать на лаврах первоиспытателя «заново изобретенного колеса», засел в гараже с новыми разработками.

Особенности:

Увлеченный случайной идеей, Джек Лайалл объявил в Сети, что собирается усовершенствовать RIOT Wheel, сделав его легче и быстрее. Вместо простейшего ДВС изобретатель планирует применить мощные электродвигатели, которые сделали бы этот моноцикл самым быстрым из существующих в мире. Под этот проект Лайалл даже собирал пожертвования. Вот только средства от них, видимо, пустил «на сторону», ведь никаких рекордов «заново изобретенное колесо» так и не установило.

Самокаты электрические

Сказать, что судьба моноцикла с самого начала не сложилась, значит, не сказать ничего. Если изобразить ее на диаграмме, это будет ровная прямая с редкими «вспышками» от изобретателей-энтузиастов. Всерьез транспортом такого типа не занимался никто, но в 2010 году компания Ryno Motors взялась это исправить.

22_Ryno microcycle

Тогда инженер Крис Хоффманн заявил о серийном выпуске одноколесного электроскутера собственной разработки. По оценочным меркам, стоимость одной единицы такой техники не превышала $3 500, однако запуск Ryno в массовое производство откладывался раз за разом. Осенью 2011 года речь шла уже о выпуске лимитированной серии в 50 экземпляров. Эти моноциклы, стоимостью $25 000 каждый, должны были быть собраны вручную и служить рекламой грядущего массового производства.

1 / 2

На состояние батареи моноцикла пилоту указывает монитор, меняющий цвет индикатора: при полном заряде тот светится зеленым цветом, когда питания осталось меньше 25% – желтым, меньше 5% – красным. А для того, чтобы полностью зарядить батарею, достаточно лишь 1,5 часа.

2 / 2

На состояние батареи моноцикла пилоту указывает монитор, меняющий цвет индикатора: при полном заряде тот светится зеленым цветом, когда питания осталось меньше 25% – желтым, меньше 5% – красным. А для того, чтобы полностью зарядить батарею, достаточно лишь 1,5 часа.

Почему м-р Хоффманн вообще был уверен, что его новоиспеченная компания останется в плюсе от этой идеи? Все просто: инженер исследовал все существующие на тот момент мобильные аппараты и, выделив их недостатки, понял, что моноцикл их практически полностью устраняет. Ноги пилота Ryno не устают, в отличие от пользователей Segway. Он легок, компактен, прост в обращении. Снаряженная масса этого моноцикла составляет 57 кг. А полного заряда аккумулятора достаточно, чтобы покрыть расстояние в 48 км со скоростью около 40 км/ч. К тому же заряжать Ryno можно от обычной розетки: для этого не нужно тянуть в дом весь «скутер», достаточно вынуть батарею из его корпуса.

Ryno_01

Кроме того, новенький моноцикл показал неплохую маневренность. Журналисты, тестировавшие первые модели, утверждали, что научиться управлять Ryno можно всего за несколько минут. Благодаря скрытым внутри карбонового кузова датчикам, одноколесник сам поддерживает свою устойчивость во время движения. Они же отвечают за разгон/торможение, которые происходят с аппаратом, стоит водителю наклониться вперед или назад. Поворачивать в стороны можно и при помощи самого обыкновенного мотоциклетного руля, на котором также присутствуют рычаг тормоза и кнопка акселератора.

Особенности:

Ryno Motors – создатели одноименного моноцикла – настроены серьезно. Они уверены, что создали еще один нишевый продукт, который понравится всем любителям компактного транспорта. На этом одноколесном электроскутере можно легко и удобно добираться до работы, а возможность замедления до неспешного шага позволяет использовать Ryno даже внутри помещений. При этом моноцикл не боится пробок, не представляет проблем с парковкой и не нуждается в заправке дорогостоящим топливом. Быть может, читатель, сейчас ты смотришь на истинный транспорт будущего?

www.kolesa.ru

Мотор-колесо Дуюнова. Solarmotors - разработка и производство самых эффективных асинхронных двигателей в мире

Lorem ipsum

Первый этап финансирования: завершился 22.09.2017 г., дисконт на этапе - от 525 до 875.

Lorem ipsum

Второй этап финансирования: продлится с сентября по октябрь 2017 г., дисконт на этапе - от 480 до 800.

Lorem ipsum

Третий этап финансирования: продлится с ноября по декабрь 2017 г., дисконт на этапе - от 440 до 730.

Lorem ipsum

Четвертый этап нвестирования: продлится с января по февраль 2018, дисконт на этапе - от 400 до 670.

Lorem ipsum

Пятый этап финансирования: продлится с марта по апрель 2018 г., дисконт на этапе - от 365 до 605.

Lorem ipsum

Шестой этап финансирования: продлится с мая по июнь 2018 г., дисконт на этапе - от 325 до 545.

Lorem ipsum

Седьмой этап финансирования: продлится с июля по август 2018 г., дисконт на этапе - от 290 до 490.

Lorem ipsum

Восьмой этап финансирования: продлится с сентября по октябрь 2018 г., дисконт на этапе - от 260 до 440.

Lorem ipsum

Девятый этап финансирования: продлится с ноября по декабрь 2018 г., дисконт на этапе - от 235 до 395.

Lorem ipsum

Десятый этап финансирования: продлится с января по февраль 2019 г., дисконт на этапе - от 210 до 350.

Lorem ipsum

Одиннадцатый этап финансирования: продлится с марта по апрель 2019 г., дисконт на этапе - от 185 до 305.

Lorem ipsum

Двенадцатый этап финансирования: продлится с мая по июнь 2019 г., дисконт на этапе - от 160 до 265.

Lorem ipsum

Тринадцатый этап финансирования: продлится с июля по август 2019 г., дисконт на этапе - от 130 до 220.

Lorem ipsum

Четырнадцатый этап финансирования: продлится с сентября по октябрь 2019 г., дисконт на этапе - от 110 до 180.

Lorem ipsum

Пятнадцатый этап финансирования: продлится с ноября по декабрь 2019 г., дисконт на этапе - от 90 до 150.

Lorem ipsum

Шестнадцатый этап финансирования: продлится с января по февраль 2020 г., дисконт на этапе - от 75 до 125.

Lorem ipsum

Семнадцатый этап инвесирования: продлится с марта по апрель 2020 г., дисконт на этапе - от 60 до 100.

Lorem ipsum

Восемнадцатый этап финансирования: продлится с мая по июнь 2020 г., дисконт на этапе - от 45 до 75.

Lorem ipsum

Девятнадцатый этап финансирования: продлится с июля по август 2020 г., дисконт на этапе - от 30 до 50.

Lorem ipsum

Двадцатый этап финансирования: продлится с сентября по октябрь 2020 г., дисконт на этапе - от 15 до 25.

motor-wheel.ru

Двигатели в колесах | Двигатель автомобиля

Двигатели в колесах

Инженеры компании GM разработали потенциально выдающуюся технологию, названную «моторами на осях колес».

Ее развитие могло бы принципиально помочь потребителям принять передовые технологии транспортных средств. Два мотора на осях колес сзади переднеприводного транспортного средства с четырьмя цилиндрами могут увеличить вращающий момент при старте до 60%. Кроме того, дополнительный вращающий момент появляется немедленно. Это означает, что четырехцилиндровый двигатель мог бы быть выполнен с характеристиками двигателя с шестью цилиндрами. Моторы на осях колес развивают мощность примерно по 25 кВт и весят 15 кг каждый.

Традиционные транспортные средства передают энергию от двигателя к колесам посредством механизма сцепления, коробки передач и карданных валов. Более 10% мощности, производимой двигателем, теряется в этом процессе. Система GM использует гибридное электрическое транспортное средство, чтобы сгенерировать электроэнергию, которая направляется непосредственно к моторам. Это минимизирует объем потерянной энергии. Моторы на осях колес создают вращающий момент, который доступен мгновенно и полностью, тогда как обычным двигателям требуется время, чтобы разогнаться.

Моторы на осях колес, помимо этого, позволяют создать более высокий уровень тяги и контроля проскальзывания колес, улучшить руление и показатели работы транспортного средства. Способность управлять каждым колесом отдельно со значительно лучшей реакцией, чем это могут сделать существующие системы управления тягой, приносит дополнительные выгоды. Например, попавший в грязь автомобиль будет легко сдвинуть с места достаточно применить тяговое усилие к шине, которая имеет имеет сцепление с дорогой!

ustroistvo-avtomobilya.ru

Электромобиль Ford F-150 - полноприводный внедорожник, 4 мотор-колеса.

Еще в 2008 году впервые данный внедорожник был представлен на автомобильных выставках Америки.

Не стоит искать двигатель данного автомобиля под его капотом (как делали многие посетители на выставках)  - его попросту там нет.  

На данный джип установили четыре мотор-колеса мощностью 110 л.с каждое и развивающие крутящий момент в 800-1000 Нм.

Бесщеточный электродвигатель - мотор-колесо устанавливаемое на ступицу колеса серийного автомобиля

Мотор-колесо - бесщеточный двигатель на постоянных магнитах.

Мотор-колесо представляет собой специальный бесщеточный двигатель на постоянных магнитах. Создателям удалось вместить этот мощнейший двигатель в ступицу колеса и весит он всего 31 кг. Подключение мотор-колеса на электромобиле Ford F-150 мощностью 110 л.с с крутящим моментом 1000 Нм

Мотор-колесо на электрическом Ford F-150 мощностью 110 л.с и весом 30 кг

В комплекте с батареями которые весят около 450 килограмм, весь комплект весит меньше чем родной двигатель Ford F-150. Литий-ионные батареи емкостью 40 кВт/ч и мощностью 138 кВт и блок управления электродвигателями под днищем Ford F-150 с электроприводом

Литий-ионные аккумуляторы и блок управлания электродвигателями под кузовом электромобиля Ford F-150

К слову на автомобиль установлены литий-ионные батареи емкостью 40 кВт/ч ( максимальная мощность отдаваемая в нагрузку 138 кВт) и обеспечивают пробег автомобиля на одной зарядке до 100 км.

Заряжаются аккумуляторы в течении 6-8 часов от штатной розетки и буквально за час от трехфазной розетки повышенной мощности.

Закреплены батареи на специальных кронштейнах под кузовом автомобиля примерно посередине, для хорошей развесовки и управляемости. В тоже время таким образом удалось сохранить все полезное пространство, как в салоне так и в кузове пикапа.

Рядом с батареями расположен блок управления электродвигателями - закреплен на специальной полке на кронштейнах под кузовом пикапа.

Видео - презентация электромобиля Ford F-150 на Американской выставке - ведущие расскажут об основных элементах и характеристиках автомобиля

Таким образом у создателей получился полноприводный электрический внедорожник  мощностью 440 л.с.

Но как всегда есть и плохие новости.

Так как аккумулятор отдают в нагрузку максимум 138 кВт - максимальная мощность развиваемая электромоторами может достигать лишь 185 лошадиных сил.

Плюс ко всему, из за большого веса мотор-колеса, в автомобиле необходимо использовать мощные элементы подвески и как следствие - тяжелый мотор на ступице колеса, часто становится причиной поломок в элементах подвески. Так же, это не очень положительно сказывается на управляемости и контролируемости автомобиля. Но ведь это же не гоночный болид.

Взамен конструкция мотор колеса позволяет развивать огромные мощности на малых скоростях. Для пикапа это очень важный параметр, так как часто пикапом сдвигаются или перетягиваются очень тяжелые грузы, скорость и управляемость в этих случаях не существенны.

Рассматривая более подробно конструкцию мотор-колеса, всегда возникает вопрос - насколько эффективно такие устройства могут тормозить, смогут ли остановить такой тяжелый автомобиль. И похоже ответ на этот вопрос кроется как раз под капотом автомобиля. По середине (на месте штатного двигателя), установлены два суппорта и дисковые тормоза, напрямую подключенные к осям передних колес.

Бортовой компьютер суппорта и дисковые тормоза на осях передних колес под капотом Ford F-150 с электроприводом

Подкапотное пространство электромобиля Ford F-150 - дисковые тормоза и главный блок управления

Автомобиль оснащен системой рекуперации энергии и соответственно может переключать двигатели в режим генераторов и накапливать энергию в аккумуляторы при торможении. На случай экстренного торможения, срабатывают и тормозные суппорта.

Со временем разработчики планируют оснастить мотор колесо пневматическими или гидравлическими тормозами, что существенно упростит конструкцию.

Подкапотное пространство Ford F-150 с электроприводом. Бачки омывателя и охлаждающей жидкости, главный блок управления

Устройства под капотом электрического Ford F-150 - бачки омывателя, главный компьютер, тормозные цилиндры, штатный гелевый аккумулятор

Тут же под капотом расположен главный компьютер (блок управления), который отвечает за все основные параметры автомобиля. Распределяет усилия на колеса, контролирует зарядку батарей, выводит необходимую информацию для водителя.

К слову внутри (в салоне) автомобиль практически не изменился. Только лишь датчики на приборной панели были заменены на жидкокристаллические дисплеи, которые выводят необходимую информацию для водителя.

Интерьер внедорожника Ford F-150 с электроприводом ЖК дисплеи бортового компьютера на приборной панели

Салон электромобиля Ford F-150 ЖК дисплеи вместо тахометра и спидометра

Тахометр заменил датчик величины тока, который имеет шкалу как в положительную так и отрицательную сторону. Датчик выводит затрачиваемый ток при нажатии педали газа и ток вырабатываемые двигателями в режиме рекуперации энергии при торможении (обратный ток заряжающий батареи)

Спидометр заменил электронный спидометр с указанием передач (драйв - движение вперед, нейтраль и задний ход).

Так же вспомогательные датчики показывают состояние (температуру) и заряд батарей.

Со временем разработчики планируют разработать и поместить в подкапотное пространство дизельный генератор или маленький мотор на газу или бензине, который сможет вырабатывать необходимое электричество потребляя топливо, компенсируя нагрузки на аккумуляторы и пополняя их заряд при простое (в пробках или на светофорах).

Эти же разработки помогут существенно снизить объем, вес и емкость аккумуляторов, необходимых автомобилю на данный момент. Вполне возможно увеличиться и пробег автомобиля с минимальным потреблением топлива.

www.insidecarelectronics.com