Đặt động cơ điện vào trong bánh xe ô tô đem lại nhiều lợi ích song vẫn tồn tại những nhược điểm khó khắc phục khiến công nghệ này chưa thực sự phổ biến.
Lợi ích của việc đặt động cơ vào trong bánh xe điện
Công nghệ đưa động cơ điện vào trong bánh xe xuất hiện từ lâu. Theo đó, từ năm 1900, Ferdinand Porsche và Ludwig Lohner đã trình làng một chiếc ô tô điện có động cơ chạy bằng pin gắn ở bánh trước.
Mặc dù đón nhận được nhiều sự quan tâm và tạo được tiếng vang lớn nhưng công nghệ này chưa bao giờ phổ biến vì ô tô chạy xăng luôn chiếm thế thượng phong.
Hơn một thế kỷ sau, khi ô tô điện ngày càng được ưa chuộng, công nghệ gắn động cơ ở bánh xe đang dần quay trở lại, với những điểm mạnh như giúp tăng hiệu suất xe, giảm bớt các hệ thống phức tạp.
Luka Ambrozic, giám đốc thương mại của công ty Elaphe Propulsion Technologies (Slovenia), cho biết: "Động cơ trong bánh xe là nhân tố thay đổi cuộc chơi. Chúng mang lại sự tự do tối đa trong thiết kế, cho phép các nhà sản xuất có thể chế tạo những chiếc ô tô tốt hơn và thông minh hơn."
Mercedes-Benz G580 là mẫu xe điện sử dụng 4 động cơ riêng biệt,
tuy nhiên chúng chưa được tích hợp hoàn toàn vào bánh xe.
Bằng cách dồn mọi thứ vào bánh xe, không cần các bộ phận khác như: hộp số, cầu chủ động, trụ các đăng. Chia sẻ với CNN Business, Ambrozic cho biết điều này sẽ giúp chiếc xe nhẹ hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
Elaphe, được thành lập vào năm 2006 bởi Gorazd Lampič và nhà vật lý lượng tử Andrej Detela, đã thiết kế động cơ trong bánh xe cho nhiều loại xe điện, đơn cử như Lightyear 0.
Aptera Motors, một công ty khác phát triển xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời đã mời Elaphe cung cấp động cơ trong bánh cho thiết kế xe ba bánh hạng nhẹ của công ty, mặc dù việc sản xuất vẫn chưa bắt đầu.
Ambrozic cho biết những ví dụ này cho thấy động cơ đặt trong bánh xe có thể được sử dụng cho cả xe hạng nhẹ và hạng nặng, mặc dù thiết kế phải được điều chỉnh cho từng mục đích.
Rào cản của động cơ đặt trong bánh xe
Trong thiết kế một động cơ, mô-men xoắn và công suất động cơ là điều quan trọng nhất. Đối với động cơ điện, công suất và mô-men xoắn có tỉ lệ với kích thước và khối lượng của vật liệu chế tạo roto và stato.
Việc cung cấp mô-men xoắn lớn không phải là vấn đề. Nhưng công suất mà xe đạt được khi di chuyển ở tốc độ cao lại là vấn đề đáng được lưu tâm.
Và động cơ điện lắp tại bánh xe không thể quay nhanh như vậy. Việc thiết kế một động cơ điện lắp tại bánh xe với kích thước của mâm và lốp bình thường như các dòng xe sedan hay SUV hiện nay, sẽ làm giới hạn tốc độ vòng quay của động cơ điện làm cho công suất của xe chạy tại tốc độ cao cũng bị giới hạn.
Điều này dẫn đến việc động cơ tại bánh xe cần những roto lớn để tạo ra đủ công suất để mang lại hiệu suất làm hài lòng khách hàng. Vì roto được làm chủ yếu từ thép từ tính nên chúng rất nặng.
Cấu tạo của động cơ điện đặt trong bánh xe.
Động cơ trên bánh xe cũng gây ra vấn đề về vị trí đặt phanh. Mặc dù phanh tái sinh có thể thực hiện phần lớn công việc làm chậm đối với ô tô điện. Nhưng vì lý do an toàn, chúng cũng cần được trang bị phanh ma sát.
Một vấn đề cần quan tâm nữa là tải trọng của động cơ điện đặt tại bánh xe làm tăng thêm trọng lượng của chi tiết nằm dưới hệ thống treo (khối lượng không được treo).
Khi di chuyển do tải trọng của bánh xe quá lớn làm gia tăng thêm sự dao động của bánh xe lên khung thân xe.
Chúng cần được kiểm soát và triệt tiêu tốt hơn nhằm mang lại độ tiện nghi và an toàn cho hành khách. Do đó việc thiết kế chế tạo phần lò xo và bộ giảm chấn lớn hơn hoặc độ giảm chấn phù hợp hơn cho hệ thống treo là cần thiết.