Col motore elettrico nella ruota, il futuro è by wire
Che l’auto elettrica sia più semplice da costruire e che abbia un numero di componenti meccanici molto inferiore, rispetto ad un’auto termica, è risaputo, ma si può fare ancora di più, per semplificarla, alleggerirla, renderla ancor più spaziosa e dinamicamente più performante e sicura. Scopriamo come attraverso l’utilizzo del motore elettrico integrato nella ruota.
Il futuro è via cavo
Ormai da tempo si sente parlare di By Wire, ovvero via cavo; il cambio automatico, i freni, il volante, possono essere comandati, invece che direttamente da collegamenti meccanici o idraulici, da attuatori, azionati via cavo, appunto.
Il conducente, aziona quindi, non più un volante, una leva del cambio o i freni, utilizzando i relativi comandi collegati alle ruote, al cambio o ai freni, ma degli “interruttori”, che azionano dei “robot”(gli attuatori), che fanno il lavoro richiesto dal conducente, col vantaggio di fare a meno dei collegamenti meccanici, che sono pesanti e ingombranti. Un segnale elettrico di input, viene trasformato in movimento. La massima espressione del By Wire è l’auto elettrica.
I motori elettrici nelle ruote
Un veicolo elettrico, fa a meno di molti organi meccanici rispetto ad un veicolo tradizionale, pensiamo al cambio, che non è necessario, grazie alla coppia costante e robusta del motore elettrico oppure all’assenza dell’albero di trasmissione, grazie alla compattezza e leggerezza di un motore elettrico, che può essere montato direttamente sulle ruote, indistintamente sull’asse anteriore o posteriore o su entrambi gli assi, per la trazione integrale. Più By Wire di così?
Ma come dicevo in apertura, si può fare ancor di più, infatti, ormai da 10 anni, ci sono diverse aziende che stanno sviluppando la tecnologia di trazione Hub Motor, ovvero quella che prevede il motore elettrico integrato nella ruota (ad es. Protean Electric e Israeli EV), che attraverso una particolare centralina, sono in grado di far girare in modo efficiente ed autonomo le singole ruote, per un’esperienza di guida entusiasmante e sicura.
Come migliora la sicurezza attiva in un’auto elettrica, con motore elettrico integrato nella ruota
Tutte le macchine, dal 2004, sono dotate di ABS, che non ha bisogno di presentazioni, ma ricordiamo che è il sistema che impedisce il bloccaggio delle ruote nelle frenate d’emergenza, permettendo di ridurre gli spazi di frenata e di poter continuare a governare il veicolo, mentre si sta frenando al massimo.
Controllo di trazione
Poi è arrivato il controllo di trazione in tutte le sue declinazioni, che evita il pattinamento delle ruote motrici, quando si esagera col gas, soprattutto sui fondi sdrucciolevoli.
ESP
Dal 2014, tutte le vetture stradali hanno l’ESP, il controllo della stabilità, che fà miracoli, ovvero impedisce che il veicolo sbandi a meno che non si superino le leggi della fisica.
L’ESP, funziona anche, ma non solo, grazie ai sensori dell’ABS, frenando, la o le ruote necessarie a creare una coppia di imbardata (rotazione della vettura intorno al proprio asse) contraria, affinché il veicolo riprenda a seguire le istruzioni che il guidatore ha impartito con il volante, e lo fa egregiamente. Pensiamo ad un’auto elettrica con un motore per ruota.
Migliora la dinamica del veicolo e la sicurezza di marcia
Posso usare i motori elettrici per modificare/migliorare continuamente, la dinamica del veicolo, elettronicamente, ad esempio, anticipando in modo attivo, ovvero prima che avvenga la sbandata, l’intervento dei sistemi, agendo velocemente su ogni singola ruota o ogni singolo asse, grazie alla presenza dei motori elettrici, oppure, ancora, gestire il freno motore in frenata per agevolare l’inserimento in curva.
Esperienza Torque Vectoring evoluta
Alcune di queste cose mirabolanti, si fanno già anche con auto termiche, ma con un’elettrica il ventaglio di possibilità è maggiore e la velocità di intervento più alta, per un’esperienza di guida ancor più sicura. Si và praticamente sui binari, grazie ad “un’esperienza Torque Vectoring” evoluta.
E’ più facile intervenire elettricamente, che meccanicamente, anche perché, le risposte sono più rapide e precise e poi ci si libera di tante parti meccaniche che ingombrano, pesano ed a volte sbilanciano quelli che sono gli equilibri dinamici.
Meno organi meccanici
Con la soluzione del motore elettrico integrato nella ruota, ci liberiamo ad esempio del differenziale meccanico e degli alberi di trasmissione, come pure di riduttori di giri, grazie alla possibilità di regolare ad hoc su ogni ruota la velocità di rotazione del motore, attraverso ad esempio degli inverter.
Se l’auto elettrica dà dei vantaggi in termini di semplicità costruttiva ed efficienza, grazie alle minori perdite derivanti dall’assenza di calore sviluppato e di attriti meccanici, la soluzione con un motore elettrico per ogni ruota, ne dà ancor di più, come abbiamo visto. Quindi tutto ok? Purtroppo no, dobbiamo fare i conti con le leggi fisiche che sono severe…
Il problema delle masse non sospese
Il motore elettrico integrato nella ruota, secondo la Protean Electric, una società di tecnologia automobilistica specializzata nella tecnologia dei motori a ruote, possono erogare ciascuno 100 CV e 1250 N m di coppia motrice e pesare 34 kg.
Verrebbero alloggiati all’interno di ruote da almeno 18 pollici, per qualsiasi tipo di trazione e non solo nelle auto, ma anche nei camion con motore a combustione interna, esistenti, per trasformarli in ibridi. Alla luce di questi dati, soprattutto del peso di 34 kg di ogni singolo motore, non possiamo non parlare del problema delle masse non sospese.
Le masse non sospese, sono tutti quei componenti che si trovano al di sotto delle molle, tra le sospensioni e il terreno, quindi:
- lo pneumatico
- il cerchione
- il montante ruota
- il mozzo
- i cuscinetti delle ruote
- i freni
Avere i motori nelle ruote, capirete, porta un aumento considerevole delle masse non sospese, con ripercussioni negative sulla dinamica di guida e sicurezza di marcia.
Si, perché, avere più peso nelle ruote, può generare nella fase in cui gli ammortizzatori stanno lavorando, delle inerzie tali, da vanificare in parte il lavoro degli ammortizzatori stessi, che hanno il compito di mantenere il contatto tra lo pneumatico e l’asfalto.
Cosa fondamentale quest’ultima, in quanto le prestazioni di un veicolo e soprattutto la sicurezza di marcia, sono affidati agli pneumatici, che lavorano al meglio, ovviamente, quando non perdono il contatto col fondo stradale.
Più il peso delle masse non sospese è alto, più sarà difficile per gli ammortizzatori, garantire il contatto continuo tra gli pneumatici e il manto stradale.
Anche il comfort e l’affidabilità vengono compromessi
Non di secondaria importanza in un veicolo è il comfort e l’affidabilità. Un veicolo si dice confortevole se il rapporto tra il peso delle masse sospese, ovvero quei componenti al di sopra delle sospensioni e il peso delle masse non sospese, dà un valore più alto di 5.
Un veicolo con ruote pesanti, per forza di cose, costringe il progettista ad adottare freni più grandi per contrastare la maggior inerzia e attacchi delle sospensioni più robuste ad esempio, per non incorrere in problemi di sicurezza e affidabilità.
Vedremo se queste criticità verranno superate e se tra qualche anno potremo scegliere di acquistare tranquillamente auto elettriche, con motore elettrico integrato nella ruota.