نظام محرك داخل العجلة

نظام المحرك داخل العجلة هو نوع من نظام قيادة السيارة الكهربائية (EV). ترتبط المحركات الكهربائية مباشرة في العجلة حيث تتميز المركبات الكهربائية التقليدية بتصميم ويتم استبدال محرك البنزين بمحرك كهربائي.

ما هو المحرك داخل العجلة؟

المبدأ الأساسي وراء السيارة المجهزة بمحرك كهربائي داخل العجلة بسيط. إن محرك الاحتراق الداخلي الموجود عادة تحت غطاء المحرك ليس من الضروري ببساطة، إذ يتم استبداله بمحركين على الأقل يقعان في محور عجلات السيارة، ولا تحتوي هذه العجلات على مكونات الكسر فحسب، بل تحتوي أيضًا على جميع الوظائف التي كانت تؤديها سابقًا المحرك وناقل الحركة والقابض والتعليق والأجزاء الأخرى ذات الصلة.

على الرغم من أن المفهوم بسيط نسبيًا من الناحية النظرية، فإن محركات الإرادة تطرح عددًا من الأسئلة حول وظيفة الأداء والكفاءة.

في السنوات الأخيرة، شهدنا بعض مطوري المركبات يتجهون نحو تكوين مجموعة نقل الحركة حيث يتم تركيب المحرك داخل العجلة وهو نظام محرك داخل العجلة. يجب أن نعترف بوجود قدر هائل من المساحة الجديدة المتاحة عندما يتم دمج المحركات الكهربائية في العجلات، ومن المؤكد أن ما يسمى بالمحركات المحورية أو المحركات داخل العجلة تأتي مع فوائد معينة ولكنها تخلق أيضًا بعض التحديات.

المحرك الموجود داخل العجلة ليس جديدًا، ففي بداية القرن العشرين، استخدمت أول مركبة هجينة لفرديناند بورشه محركات كهربائية مثبتة على المحور في كل عجلة. تقوم هذه المحركات بتوصيل العجلة مباشرة إلى العجلة، ولا توجد حاجة لعلبة تروس أو عمود قيادة. عند استخدام علبة تروس تخفيضية، يتم تقليل السرعة ويتضاعف عزم الدوران. ولكن مع المحرك الموجود داخل العجلة، لا يوجد تخفيض. في هذا النظام، تكون سرعة العجلة مساوية لسرعة المحرك، لذا يلزم توصيل عزم الدوران والطاقة المطلوبين في وضع القيادة المباشرة.

تتعرض المحركات الموجودة داخل العجلات بشكل مباشر للغبار والمياه المالحة وسوائل الطريق الأخرى، وكذلك للاهتزازات والصدمات التي تقلل من العمر المتوقع لها. وهذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي دفعت شركة فورد إلى اتخاذ قرار في نهاية المطاف بالتخلي عن مفاهيم المحرك داخل العجلة التي كانوا يعملون عليها من أجل السيارة الكهربائية الجديدة f-150 في عام 2008.

تُعرف المحركات الأربعة الموجودة على العجلات أيضًا باسم محرك رباعي المحركات. توفر هذه المحركات الأربعة قوة فورية وتضبط عزم الدوران بشكل مستقل في كل عجلة من أجل التحكم الدقيق في جميع الظروف، كما أن التحكم في الطاقة على المستوى الفردي للمحركات سيمكن من توجيه عزم الدوران.

ما هو توجيه عزم الدوران؟

إن توجيه عزم الدوران بشكل أساسي عبارة عن تقنية تقوم بتوزيع قوة المحرك عبر الجانب الأيسر والجانب الأيمن من السيارة. مع توجيه عزم الدوران، يمكن أن يتحرك جانب واحد من العجلة على المحور بشكل أسرع أو أبطأ من الجانب الآخر.

يهدف نظام توجيه عزم الدوران إلى تحسين استجابة التوجيه والتعامل معه من خلال توزيع عزم الدوران بين العجلات في السيارة.

كيف يختلف محرك In-Wheel Motor EV عن السيارات الأخرى؟

بالنسبة للمركبات ذات محرك IC التقليدي، يتكون نظام نقل الحركة من نظام ميكانيكي تقليدي مثل المحرك وناقل الحركة والعادم وعمود القيادة والترس التفاضلي.

في السيارة الكهربائية التقليدية، يتم استبدال المحرك بمحرك كهربائي مزود بعاكس ومجموعة من البطاريات المثبتة في الجزء الخلفي أو في قاعدة السيارة.

في حالة المركبات الكهربائية التي تستخدم محركات داخل العجلات، يتم التخلص من جميع الأنظمة الفرعية الميكانيكية لمجموعة نقل الحركة واستبدالها بمحرك مباشر ومحركات لا تحتاج إلى أي عمود دفع لأنها متصلة مباشرة بالعجلات.

حول التصميم

يعد إنتاج مركبة تستخدم محركات كهربائية داخل العجلة عملية أكثر تعقيدًا بكثير من مجرد تمزيق المحرك ثم حشر المحركات الكهربائية في المساحة غير المستخدمة داخل العجلة. تم تصميم هذا النوع من المحركات الكهربائية للعمل على المركبات الهجينة لتحسين كفاءة المركبات التي تعمل بالبطارية بالكامل وحتى المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود.

يمكن أن يختلف مقدار الطاقة المولدة بواسطة هذه المحركات الموجودة داخل العجلة اعتمادًا على الشركة المصنعة وحجم المحرك المستخدم. يتم تركيب المحرك الكهربائي داخل العجلة ويقوم بتزويد العجلات بالطاقة مباشرة دون الحاجة إلى أي ناقل حركة.

تعد فكرة تركيب المحرك داخل حافة العجلة في السيارة الكهربائية خيارًا صحيحًا، وبهذه الطريقة يمكن التأكد من أن خرج طاقة المحرك الكامل متاح عند العجلة دون أي خسائر في ناقل الحركة الميكانيكي.

هل توفر هذه المحركات الكهربائية الموجودة داخل العجلة عزمًا كافيًا لكل تطبيق؟

يلعب عزم الدوران دورًا مهمًا في وقت استجابة أي سيارة وأدائها. في السيارة المجهزة بمحركات كهربائية داخل العجلات، يتوفر الكثير من عزم الدوران على الفور تقريبًا في واقع الأمر.

تنتج المحركات الكهربائية كمية كبيرة من عزم الدوران وبما أن هذه القوة تنتقل مباشرة إلى العجلة، فيمكن تجهيز كل عجلة بأجهزة استشعار لتحديد مقدار عزم الدوران المطلوب في أي وقت محدد.

كفاءة المحرك داخل العجلة

سيعاني المحرك الموجود داخل العجلة دائمًا من عدم فقدان الحمل وفقدان الحمل الجزئي. لأنه لا يمكن فصل المحركات عن العجلات. تدعي بعض الشركات أن كفاءة المحركات داخل العجلات أعلى بسبب عدم وجود علبة تروس، على الرغم من أن علبة التروس تقدم دائمًا القليل من عدم الكفاءة، إلا أن علب التروس ذات السرعة الواحدة أو السرعتين التي تستخدم عادةً للمركبات الكهربائية تكون أكثر كفاءة بكثير من علب التروس المعقدة المتعددة. مراحل النقل التي تظهر في مجموعة نقل الحركة لمحرك الاحتراق.

يتم تعويض هذه الخسارة في كفاءة السيارة من خلال علبة التروس. يمكن للمحرك الكهربائي أن يعمل في منطقة التشغيل الأكثر كفاءة مما يؤدي إلى زيادة في نطاق السيارة بالمقارنة مع نظام القيادة المباشرة اعتمادًا على حالة الاستخدام ودورة القيادة.

قوة الكسر المتجددة

توفر بعض تصميمات المحركات داخل العجلة أيضًا كسرًا متجددًا، مما يعني أن النظام يلتقط بعضًا من طاقته الحركية أثناء الكسر ويرسلها مرة أخرى لشحن البطارية.

بعض السيارات الهجينة مثل تويوتا بريوس وتسلا رودستر تدمج بالفعل تقنية الكبح التجديدي هذه التي توفر للسيارات نطاق قيادة أطول. واحدة من أعظم مزايا المحركات داخل العجلة هي حقيقة أن الطاقة تنتقل مباشرة من المحرك مباشرة إلى العجلة مما يقلل المسافة التي تنتقل بها الطاقة مما يزيد من كفاءة المحرك. على سبيل المثال - في ظروف القيادة في المدينة، قد يعمل محرك الاحتراق الداخلي بكفاءة 20% فقط مما يعني أن معظم طاقته تُفقد أو تُهدر عبر الطرق الميكانيكية المستخدمة لتوصيل الطاقة إلى العجلات، ولكن في المحرك الموجود داخل العجلة بنفس الطريقة يقال إن البيئة تعمل بكفاءة تبلغ حوالي 90٪.

هل هذا هو مستقبل السيارات الكهربائية؟

قامت شركة بورشه الهندسية بتطوير نظام للتحكم في عزم الدوران لمجموعة نقل الحركة الكهربائية ذات الأربعة محركات، مما يتيح لسيارات الدفع الرباعي الكهربائية التعامل مع قدرة السيارة الرياضية حتى في أصعب الظروف. نظرًا للاستجابة الأسرع بكثير للمحرك الكهربائي مقارنةً بمحرك IC، يمكن لنظام التحكم في الجر بالمركبة الكهربائية الاستجابة بسرعة أكبر بكثير.

في السيارة الكهربائية، يتم التحكم في عزم الدوران إلكترونيًا تمامًا، وهو ما يعمل بشكل أسرع بكثير من القوابض الميكانيكية. يقوم كل برنامج ذكي بالميلي ثانية بتوزيع القوى بطريقة تجعل السيارة تتصرف دائمًا بشكل محايد، لكن حل بورشه لا يقتصر على نظام الدفع الرباعي فحسب، بل يستخدمه لمحركات منفصلة يتحكم فيها كل عجلة في السيارة.

هناك مزايا وعيوب للمحركات المتعددة، فالمزيد من المحركات يزيد من التكلفة والتعقيد ولكنه يلغي الحاجة إلى عمود الإدارة ويمنح المزيد من التحكم. يمكن للمحركات أيضًا زيادة الوزن غير المعلق مما قد يكون له بعض التأثيرات السلبية على جودة التحكم والركوب.

على سبيل المثال- يصبح من الممكن تدوير العجلات 90 درجة والقيادة إلى اليسار أو اليمين أو حتى الدوران في مكانها بدلاً من مجرد القيادة للأمام أو للخلف. وهذا يضيف بعدًا آخر لكيفية تحرك السيارة ويجعل من السهل التنقل في المساحات الضيقة.

تتميز شاحنة ريفيان R1T الجديدة بمحرك واحد لكل عجلة، حيث يمكّن نظام الدفع الرباعي هذا شاحنة ريفيان من التعامل مثل سيارة سيدان رياضية على الطريق و4 × 4 على الطرق الوعرة بسهولة، مما يجعل R1T أسرع شاحنة في العالم.

مزايا المحرك داخل العجلة

تتميز المحركات الموجودة داخل العجلات بسهولة التركيب والاستبدال، فهي تضيف المرونة حيث يمكن استخدامها لتشغيل الدفع الخلفي أو الأمامي بالإضافة إلى مركبات الدفع الرباعي دون تغيير كبير في سلسلة القيادة، فهي صغيرة الحجم مثل المحرك بأكمله توفر المحركات الموجودة داخل العجلة كفاءة عالية بسبب عدم وجود خسائر ميكانيكية من ناقل الحركة التفاضلي وأعمدة القيادة وتجعل السيارة تعمل بشكل أكثر هدوءًا من خلال التحكم الإلكتروني في المحرك. وهذا يعني أنه يمكن التعامل مع ميزات مثل ABS والتحكم في الجر وحتى التحكم في السرعة بشكل أكثر كفاءة.

عيوب المحركات داخل العجلات

التحدي الرئيسي الذي تواجهه المحركات داخل العجلة هو مسألة الوزن غير المعلق، والوزن غير المعلق هو كتلة جميع المكونات بما في ذلك الإطار والمحرك والركاب والجسم التي لا يدعمها نظام تعليق السيارة. يشمل الوزن غير المعلق العجلات والفواصل ويتحرك لأعلى ولأسفل فوق أي مطبات وحفر ويحاول اتباع خطوط الطريق ومع كون المحركات المحورية جزءًا من وزن السيارة غير المعلق، فإنها ستؤثر على كل نتوءات الحفر والدوران عالي السرعة .

كما أنها ستتعرض لأوساخ الطريق والطين ومياه الغبار وأملاح الطريق التي يمكن أن تقلل من عمر المحركات. تعد المحركات الموجودة داخل العجلة باهظة الثمن مقارنة بمحرك واحد مثبت على المحور الخلفي.

---

نظام محرك داخل العجلة نشرت في الأصل في الحياة Chatbots على المتوسط، حيث يواصل الناس المحادثة من خلال تسليط الضوء على هذه القصة والرد عليها.

• كوينسمارت. أفضل بورصة للبيتكوين والعملات المشفرة في أوروبا.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. دخول مجاني.
• كريبتوهوك. الرادار. تجربة مجانية.
• Source: https://chatbotslife.com/in-wheel-motor-system-ce373de6d1ae?source=rss—-a49517e4c30b—4