Двигатели… в колесах?

На Всемирной выставке в Париже в 1900 году Фердинанд Порше, основатель одноимённой немецкой компании по производству спорткаров, представил электромобиль (EV) с революционным дизайном. В выставочном образце вместо одного двигателя под капотом их было четыре, встроенных непосредственно в колёса.

Великая идея Порше произвела фурор, но так и не прижилась. Двигатели внутреннего сгорания слишком громоздки и сложны, чтобы размещаться прямо в колёсах, а более простые электромоторы давно вышли из моды. Ранее встроенные в колёса двигатели (in-wheel motors, или IWM) применялись в основном на электровелосипедах и некоторых мотоциклах. Однако с новым витком интереса к электромобилям автопроизводители вновь обращают внимание на IWM, рассматривая их потенциальные преимущества. Возможно, уже в ближайшее время мы увидим первые серийные электромобили с моторами, встроенными прямо в колёса.

Большинство IWM работают по следующему принципу: полностью встроенные в два, а то и все четыре колеса, они передают крутящий момент (сила, скручивающая колесо) непосредственно на каждое, избегая потерь энергии, связанных с редукторами и трансмиссией, которые используются в двигателях с центральным расположением. Это также позволяет управлять каждым колесом в зависимости от дорожных условий, что повышает устойчивость.

Компания Protean Electric, расположенная в Фарнхеме к юго-западу от Лондона, производит IWM, состоящий из двух концентрических колец. Одно из них – электромагнит, встроенный в статический компонент, известный как статор. Более крупное кольцо, называемое ротором, содержит постоянные магниты и вращается вокруг статора. Когда в статоре индуцируется переменный электрический ток, он создаёт вращающееся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться синхронно. Оба кольца вместе с сопутствующей электроникой и стандартным фрикционным тормозом образуют блок, достаточно маленький, чтобы поместиться внутри стандартного колеса EV. Двигатели Protean уже ставят на лёгкие коммерческие машины, которые материнская компания BEDEO Group переводит на электротягу. А в США компания ConMet устанавливает такие моторы на колёса грузовиков – там они работают в обратном режиме, как генераторы, и вырабатывают электричество для питания холодильных установок прямо во время движения.

Ещё одна проблема, которая может возникнуть при использовании двигателей в колёсах, – это увеличение так называемой неподрессоренной массы автомобиля. К ней относятся все элементы, не поддерживаемые подвеской: колёса, шины, тормоза, оси и сами моторы. Если эта масса слишком велика, управлять машиной будет сложнее. Но, как объясняет мистер Уайтхед, важна не столько сама масса, сколько её соотношение с остальной частью автомобиля. То есть, если автомобиль сам по себе достаточно тяжёлый, немного более тяжёлые колёса можно компенсировать, например подстроив подвеску. Большинство водителей этого даже не заметят.

DeepDrive, мюнхенская компания, производящая IWM для BMW и других производителей, использует в своей конструкции два ротора: один вращается снаружи статора, а другой – внутри, что повышает эффективность двигателя. Компания считает, что, по сравнению с традиционной системой, их IWM может обеспечить электрокарам примерно на 30 % больший запас хода в обычных условиях вождения. Так или иначе, похоже, что моторизованная резина Фердинанда Порше наконец-то выйдет на дороги.