Como funcionam os motores de roda

A Michelin espera que seu sistema Active Wheel seja popular em breve. Michelin North America, Inc.

A maioria dos proprietários de automóveis não se preocupa muito com as rodas e pneus de seus carros - e quem pode culpá-los, realmente? Se seus pneus estão funcionando como deveriam, geralmente não há muito mais em que pensar. Há uma quantidade significativa de tecnologia, design e pesquisa necessária para fazer um bom pneu, mas apenas duas coisas normalmente vêm à mente quando alguém está comprando pneus novos: quanto eles custam? E quanto tempo eles vão durar?

No entanto, por pouco mais de uma década, muitos fabricantes de automóveis e empresas de pneus têm trabalhado muito para mudar a forma como os proprietários de automóveis pensam e usam seus pneus. Mais especificamente, eles querem pegar a fonte de alimentação do veículo, bem como muitas outras partes integrantes de um automóvel em funcionamento, e colocá-la dentro da roda. Com base nessa descrição, provavelmente não será uma surpresa para você que esses componentes um tanto novos sejam chamados de motores nas rodas. E empresas como a Michelin esperam que esta nova tecnologia revolucione o futuro do transporte.

O princípio básico por trás de um veículo equipado com motores elétricos nas rodas é simples. O motor de combustão interna normalmente encontrado sob o capô simplesmente não é necessário. Ele foi substituído por pelo menos dois motores localizados no cubo das rodas. Essas rodas contêm não apenas os componentes de freio, mas também todas as funcionalidades que anteriormente eram desempenhadas pelo motor, transmissão, embreagem, suspensão e outras peças relacionadas.

Embora o conceito seja relativamente simples na teoria, os motores de roda apresentam uma série de questões sobre desempenho, função e eficiência. Vamos dar uma olhada em todas essas perguntas e mais a partir da próxima página.

Conteúdo

1. Desempenho do motor na roda
2. Eficiência do motor na roda
3. Potência do motor na roda

O Protean F 150 EV não tem motor; no entanto, ele tem quatro motores elétricos nas rodas que podem produzir mais de 100 cavalos de potência por motor (mais de 400 HP no total). Foto cedida por Protean Electric

Produzir um veículo que usa motores elétricos nas rodas é um processo muito mais complexo do que apenas arrancar o motor e então colocar os motores elétricos no espaço não utilizado dentro da roda. Este tipo de motor elétrico é projetado para funcionar em veículos híbridos, veículos totalmente movidos a bateria e até mesmo veículos elétricos movidos a célula de combustível.

A quantidade de energia gerada por esses motores nas rodas pode variar dependendo do fabricante e do tamanho do motor. Por exemplo, uma empresa chamada Protean Electric revelou um caminhão Ford F 150 na exposição Speciality Equipment Market Association (SEMA) em 2008. Protean modificou o Ford F-150 EV removendo o motor V8 e adicionando quatro motores elétricos nas rodas ao caminhão. Cada um dos quatro motores Protean Drive é capaz de fornecer mais de 100 hp cada, um total de 400 hp de todos os quatro motores - muito mais do que o produzido pelo motor V8 padrão. Cada motor pesava apenas 68 libras (31 quilogramas) e ganhava energia de uma bateria de íon de lítio de 42 kWh que fornecia ao caminhão uma autonomia de 100 milhas (161 quilômetros) antes de recarregar.

O número de motores nas rodas que um veículo realmente usa pode ser ajustado para atender aos requisitos do veículo. Por exemplo, na maioria dos casos, dois motores fornecerão energia suficiente; no entanto, se você está falando sobre um veículo com tração nas quatro rodas (AWD) - um caminhão off-road ou um carro de alto desempenho - obviamente, isso exigiria quatro motores nas rodas.

A seguir, vamos dar uma olhada no sistema Active Wheel da Michelin para entender melhor como essa tecnologia funciona.

O sistema Active Wheel da Michelin contém não apenas o motor elétrico que realmente move a roda, mas também o sistema de freios e um sistema de suspensão ativa. Michelin North America, Inc.

Dependendo do fabricante, um motor de roda pode conter uma variedade de componentes, mas a maioria tem as mesmas peças básicas. Estamos usando o sistema Active Wheel da Michelin como nosso exemplo.

A parte externa de um motor na roda tem muito pouca variação em comparação com uma roda padrão. No entanto, uma vez que a roda é retirada do veículo, os principais elementos do sistema do motor elétrico na roda ficam expostos. Essa área relativamente pequena contém o sistema de freios, um sistema de suspensão ativa e o motor elétrico que realmente aciona a roda. O sistema de suspensão ativa na roda é um sistema operado eletricamente que pode reagir em meros 3 / 1.000ésimos de segundo para corrigir automaticamente os movimentos de inclinação e rotação.

Alguns projetos de motor nas rodas também oferecem o que é chamado de frenagem regenerativa. Isso significa que o sistema captura parte de sua própria energia cinética durante a frenagem e a envia de volta para carregar a bateria. Alguns híbridos, como o Toyota Prius e o Tesla Roadster, já incorporam essa tecnologia de frenagem regenerativa, que proporciona aos automóveis uma autonomia maior.

Uma das maiores vantagens dos motores elétricos nas rodas é o fato de que a potência vai direto do motor para a roda. Reduzir a distância que a energia percorre aumenta a eficiência do motor. Por exemplo, em condições de direção na cidade, um motor de combustão interna pode funcionar com apenas 20% de eficiência, o que significa que a maior parte de sua energia é perdida ou desperdiçada por meio dos métodos mecânicos empregados para levar a força às rodas. Diz-se que um motor elétrico integrado no mesmo ambiente opera com cerca de 90 por cento de eficiência [fonte: Lepisto].

Parece muito bom, certo? Bem, continue lendo para descobrir como um motor elétrico na roda não sacrifica a potência enquanto aumenta a eficiência.

O conceito Mitsubishi CT usa o trem de força híbrido Mitsubishi In-Wheel Electric Vehicle (MIEV), que emprega um motor elétrico em cada um dos veículos de quatro rodas. AP Photo / Paul Sancya

Até agora, aprendemos que a combinação de vários motores nas rodas pode gerar mais de 600 cavalos de potência e que eles podem receber sua própria energia durante a frenagem, mas e quanto à potência instantânea que às vezes é necessária nas rodas? Em outras palavras, esses motores elétricos nas rodas fornecem torque suficiente para todas as aplicações? Afinal, o torque desempenha um papel importante no tempo de resposta e no desempenho de qualquer automóvel, não é??

Em um veículo equipado com motores elétricos nas rodas, há bastante torque disponível - quase instantaneamente, na verdade. Os motores elétricos produzem uma grande quantidade de torque e, como essa força é transmitida diretamente para a roda, muito pouco se perde na transferência. Cada roda pode ser equipada com sensores para determinar quanto torque é necessário em um determinado momento. Sistemas semelhantes existem em carros na estrada agora, mas os tempos de resposta são ligeiramente mais lentos devido ao número de componentes envolvidos e as vias de comunicação elétrica mais complexas.

Em um veículo equipado com motores elétricos nas rodas, vários sistemas principais estão alojados na própria roda. Portanto, é lógico que muitos dos componentes essenciais de um automóvel tradicional possam ser removidos. Mencionamos no início deste artigo que o motor, a transmissão, a embreagem, a suspensão e outras peças relacionadas podem ser eliminadas em veículos equipados com motores elétricos nas rodas porque os componentes nas rodas lidam com todas essas funções. Esta substituição de funções mecânicas por funções elétricas é muitas vezes referida como tecnologia by-wire -- como drive-by-wire ou Brake-by-wire, por exemplo.

A eliminação do motor torna possível adicionar melhorias de design e estruturais a um veículo. Até o momento, os testes do sistema de motor elétrico nas rodas foram conduzidos por muitas montadoras e empresas de tecnologia, incluindo a Venturi Corporation de Mônaco para uso em seu veículo conceito Volage, mas questões de confiabilidade, durabilidade e segurança são difíceis de relatar sem generalização uso do sistema.

Para mais informações sobre motores elétricos em rodas e as empresas que desenvolvem e testam a tecnologia, siga os links da próxima página.

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Mais ótimos links

• Michelin USA
• Hi-Pa Drive F-150

Fontes

• Doggett, Scott. "Michelin vai comercializar roda ativa; tecnologia será lançada nos carros de 2010." Edmunds.com. 1 de dezembro de 2008. (10 de março de 2009) http://blogs.edmunds.com/greencaradvisor/Manufacturers/heuliez/
• Revista Eureka. "Fazendo o caso para rodas sem escovas." Setembro de 2008. (10 de março de 2009) http://www.pmlflightlink.com/pdfs/eureka.pdf
• Garrett, Jerry. "Exposição de desempenho em brasa dá uma volta verde." O jornal New York Times. 6 de novembro de 2008. (10 de março de 2009) http://www.nytimes.com/2008/11/09/automobiles/09SEMA.html
• GreenCar.com. "Os motores com rodas podem ser a próxima grande novidade?" 1 de outubro de 2007. (11 de março de 2009) http://www.greencar.com/articles/could-wheel-motors-next-big-thing.php
• Lepisto, Christine. "Michelin revela roda ativa em carro elétrico acessível." TreeHugger.com. 30 de novembro de 2008. (9 de março de 2009) http://www.treehugger.com/files/2008/11/active-wheel-affordable-electric-car.php
• Michelin. "Roda ativa Michelin". 2 de outubro de 2008. (4 de março de 2009) http://www.michelin.com/corporate/actualites/en/document.DocumentRepositoryServlet?codeDocument=7735&codeRepository=MICHCORP&codeRubrique=salonauto2008