211service.com
Hjulmotorer för att köra holländska bussar
Ett företag baserat i Nederländerna ringde e-Traction har utvecklat en ny sorts hybridbuss som använder elmotorer på hjul för att förbättra effektiviteten och ett GPS-system för att minska föroreningar i överbelastade områden i en stad. Bussen är en seriehybrid: en dieselgenerator laddar ett batteri som i sin tur förser två motorer med el, en i varje bakhjul. Mycket tack vare sina in-wheel-motorer kan bussen resa dubbelt så långt som en konventionell buss på en liter diesel, säger Arend Heinen, som är både ingenjör och talesperson för företaget. Det innebär en minskning av bränsleförbrukningen med 50 procent. Företaget har tilldelats kontrakt för att eftermontera sju kommersiella bussar med sin teknik, varav den första ska färdigställas nästa månad.
Hybridpendlare: En av bussarna som e-Traction har eftermonterat med sitt prototyphybridsystem visas ovan (överst). Företaget bygger nu om bussar för kommersiellt bruk. Bakom navkapseln (botten) finns motorn som gör den nya hybriden möjlig.
In-wheel-motorer har funnits ett tag: de har använts i flera konceptbilar och experimentella lågproduktionsfordon. Men med undantag för elcyklar har idén aldrig hittat sin väg in i ett massproduktionsfordon, säger John Boesel, VD och koncernchef för Calstart , en ideell organisation baserad i Pasedena, CA. Användningen av e-Tractions system i kommersiella bussar skulle vara ett steg mot en mer utbredd användning.
Som med andra hybridbussar, av vilka tusentals redan används i USA, sparar e-Tractions design bränsle genom att fånga upp energi från bromsning och använda den för att generera elektricitet som senare kan användas för acceleration. Hjulmotorerna ger ytterligare besparingar genom att eliminera behovet av transmission, differential och relaterade mekaniska delar. Det minskar både bussens totala vikt och energiförluster på grund av friktion. Hybridbussar ser vanligtvis en minskning av bränsleförbrukningen med cirka 25 till 30 procent jämfört med konventionella bussar, men e-Tractions design ger 50 procents minskning. Under vissa förhållanden – vid låga hastigheter i frekvent stop-and-go-trafik – har vissa andra hybridbussar sett liknande förbättringar av bränsleekonomin. De in-wheel motorer kan också förbättra greppet genom att tillåta exakt kontroll över varje hjul, och de möjliggör större flexibilitet i fordonsdesign eftersom det inte finns något behov av att mekaniskt koppla hjulen till en motor.
Bussen har också ett GPS-baserat system som ändrar hur bussen fungerar i trånga områden. Vid normal drift slås generatorn på och av, vilket håller batteriet i ett optimalt laddningstillstånd. Men när GPS-systemet känner av att bussen har kommit in i ett område i staden som vanligtvis ser mycket trafik, stängs generatorn av för att minska utsläppen. Batteriet lagrar tillräckligt med ström för att driva bussen i en timme utan att generatorn går för att ladda upp den.
E-Tractions nyckelinnovation, säger Heinen, är designen av dess hjulmotor. Vanligtvis är elmotorer utformade för att snurra mycket snabbare än hjulens hastighet för att generera den önskade kraften. Men sådana motorer kräver växlar för att minska varven per minut, vilket ökar komplexiteten och minskar effektiviteten. Företaget har eliminerat behovet av dessa växlar genom att designa en motor med stor diameter som kan leverera det nödvändiga vridmomentet vid låga varvtal.
In-wheel motorer har haft begränsad framgång tidigare. Delvis beror det på att det har varit svårt att koordinera motorer som inte har någon mekanisk koppling till varandra, ett problem som företaget säger att det löses genom att utveckla ett proprietärt elektroniskt styrsystem. Men det kan finnas kvarstående problem. Att sätta in motorerna i hjulen ställer större krav på fjädringen (den måste vara starkare för att hålla i de mycket tyngre hjulen) och kan göra motor och elektronik mer sårbara för skador, vilket båda kan minska tillförlitligheten. Det är lite mellan hjulet och gropar, säger Bill Van Amburg, senior vice president på Calstart. Dan Pedersen, forskare vid Nationellt laboratorium för förnybar energi , säger att den stora inhjulsmotorn sannolikt är mycket dyr, vilket kan göra systemet svårt att motivera utan statliga subventioner.
Heinen säger att fyra års testning av ett prototypsystem har övertygat företaget om att tillförlitlighetsproblemen har åtgärdats och att kostnaderna för motorn kan komma ner med större produktion. Förutom hybridbussar arbetar e-Traction med hybridsopbilar och eftermonterar en Mercedes G SUV i ett försök att ta sig in på personbilsmarknaden.