Anda tidak akan memikirkan ban Anda kecuali ban tersebut kempes. Ini adalah hal yang adil. Jika mereka berguling, Anda berguling. Anda memeriksa tekanannya. Anda mungkin melihat kedalaman tapak. Biasanya itulah sejauh mana hubungan tersebut. Biaya dan umur panjang adalah satu-satunya metrik yang penting saat Anda siap menghadapi tantangan.
Namun selama lebih dari sepuluh tahun, para insinyur dan raksasa ban telah berusaha mengubah pola pikir tersebut. Mereka tidak hanya memperbaiki karetnya. Mereka menggerakkan otak. Dan ototnya.
Masuk ke dalam motor roda.
Ini bukanlah konsep baru dalam teori. Sulit untuk melakukannya dalam praktiknya. Perusahaan seperti Michelin melihat masa depan dimana roda melakukan lebih banyak pekerjaan dibandingkan sebelumnya. Mereka ingin menyerap seluruh powertrain kendaraan ke dalam peleknya sendiri.
Anatomi Motor Dalam Roda
Logikanya sangat sederhana. Lepaskan mesin pembakaran internal. Ini berat, tidak efisien, dan memakan ruang. Gantilah dengan setidaknya dua motor listrik. Satu untuk setiap roda belakang. Mungkin empat.
Ini bukan hanya poros penggerak. Mereka adalah unit mandiri.
Di dalam hub itu terdapat sistem pengereman. Ini memegang pengiriman daya. Ini menggantikan transmisi. Kopling. Tautan suspensi. Bahkan beberapa geometri kemudi. Semuanya bergerak ke dalam. Ke dalam roda.
Hal ini menggeser beban yang belum dipetakan. Mimpi buruk bagi para insinyur. Namun ia menawarkan manfaat yang tidak dapat ditandingi oleh tata letak tradisional.
Mengapa Motor Dalam Roda Penting
Anda mungkin bertanya-tanya mengapa kita belum melihat hal ini di mana-mana. Jawabannya terletak pada manajemen termal dan daya tahan.
Motor listrik menghasilkan panas. Banyak sekali. Letakkan motor itu di dalam roda, dikelilingi oleh ban yang juga memanas, dan Anda akan mengalami masalah memasak.
Motor tradisional berada di ruang mesin atau di bawah lantai. Mereka memiliki sistem pendingin yang dirancang untuk itu. Sebuah roda berputar dengan kecepatan 1.000 RPM. Aliran udara tidak konsisten. Kotoran masuk. Air masuk.
Jadi tantangannya bukan sekedar membangun motor. Ini adalah bangunan yang mampu bertahan dari berbagai elemen sekaligus menghasilkan torsi.
“Prinsip dasar di balik kendaraan yang dilengkapi motor listrik di roda adalah sederhana. Mesin pembakaran internal… tidak diperlukan.”
Pergeseran ini mengubah cara kita berpikir tentang dinamika kendaraan. Tanpa diferensial pusat, vektor torsi menjadi seketika. Setiap roda mendapatkan apa yang dibutuhkannya, pada saat dibutuhkan. Tidak ada jeda mekanis. Tidak ada kehilangan cairan.
Tapi apakah pengendaraannya lebih baik? Itu adalah pertanyaan jutaan dolar.
Pengorbanan
Beban yang tidak diprung adalah musuh penanganan. Saat Anda memasukkan komponen berat ke dalam roda, suspensi harus bekerja lebih keras. Ini mempengaruhi kualitas berkendara. Ini mempengaruhi keausan ban.
Produsen mengubah desain untuk mengurangi hal ini. Menggunakan bahan yang lebih ringan. Bantalan yang lebih baik. Unit tertutup untuk mencegah masuknya puing-puing.
Metrik kinerja masih diuji. Efisiensi? Ini bervariasi. Beberapa prototipe menunjukkan keuntungan. Laporan lainnya menunjukkan kerugian akibat sistem manajemen panas yang menyedot daya.
Kami sedang melihat teknologi yang menjanjikan sebuah revolusi. Tapi revolusi itu berantakan.
Apakah pengorbanannya sepadan? Untuk saat ini, juri masih keluar.
Efisiensi Motor Dalam Roda
Menamparkan motor listrik ke dalam lubang roda bukanlah proyek DIY. Ini adalah mimpi buruk teknik yang memerlukan pemikiran ulang geometri suspensi, manajemen termal, dan bobot unsprung. Anda tidak hanya merobek V8 dan memasukkan motor ke dalamnya. Tujuannya bukan sekedar tenaga penggerak; itu integrasi.
Protean Electric menemukan jawabannya. Pada tahun 2008, mereka muncul di SEMA dengan Ford F-150 yang telah kehilangan semangatnya dan memperoleh empat poin. V8 standar telah hilang. Sebagai gantinya: empat motor listrik di roda. Setiap unit mendorong lebih dari 100 hp. Empat dari mereka? Totalnya 400 hp. Truk stok tidak dapat memimpikan pengiriman torsi seperti itu.
Perangkat kerasnya ternyata sangat ringan. Setiap motor berbobot hanya 68 pon (31 kilogram). Lumayan untuk kekuatan sebesar itu. Mereka mengambil energi dari baterai lithium-ion 42 kWh. Jangkauan dunia nyata? Sekitar 100 mil (161 kilometer) sebelum Anda perlu menyambungkannya.
Kenapa berhenti jam empat? Anda tidak perlu melakukannya. Skala arsitekturnya. Kebanyakan mobil penumpang hanya membutuhkan dua motor. Penggerak roda belakang, penggerak roda depan, tidak masalah. Namun jika Anda membuat senjata off-road atau track, Anda memerlukan pegangan. Anda memerlukan motor listrik dalam roda di keempat sudutnya agar penggerak semua roda (AWD) bekerja secara efektif.
Michelin membawa konsep ini lebih jauh dengan sistem Roda Aktifnya. Ini bukan hanya tentang memutar roda. Ini tentang mengendalikannya.
Cara Kerja Roda Aktif Sebenarnya
Roda Aktif Michelin bukanlah motor yang dipasang pada hub. Ini adalah hubnya. Motor listrik tertanam langsung di tengah rakitan roda. Hal ini menghilangkan kebutuhan akan gandar, diferensial, dan setengah poros. Itu adalah beban dari massa yang tidak diprung. Itulah penanganannya yang tidak terasa seperti menyeret rantai.
Sistem ini menggunakan motor sinkron magnet permanen. Ini kompak. Ini efisien. Dan ini memungkinkan vektor torsi independen. Setiap roda dapat berputar dengan kecepatan berbeda, menerapkan jumlah torsi berbeda, dan bahkan meregenerasi energi secara mandiri.
Inilah yang menarik: Michelin mengintegrasikan kaliper rem ke dalam rakitan yang sama. Motor listrik menangani akselerasi dan pengereman regeneratif. Bantalan rem fisik menangani penghentian saat Anda berhenti pada kecepatan rendah atau saat regen maksimal. Ini adalah sistem pengereman dan propulsi terpadu.
Pengorbanan
Ini bukan sihir. Ada biaya.
Pertama, beban unsprung. Meski ringan, motor ini tetap menempel di roda. Itu merusak kualitas berkendara. Suspensi harus bekerja lebih keras untuk menjaga ban tetap bertahan di atas gundukan. Michelin mengatasi hal ini dengan algoritma redaman yang canggih, tetapi fisika tetaplah fisika.
Kedua, panas. Motor menjadi panas. Roda berputar cepat. Menghilangkan panas dari bidang kontak ban tanpa melelehkan karet adalah sebuah tantangan. Michelin menggunakan saluran pendingin cair langsung di rakitan roda. Ini rumit. Itu mahal. Ini berhasil.
Ketiga, kemampuan untuk diperbaiki. Jika ban pecah, Anda tidak bisa menggantinya begitu saja. Anda berurusan dengan sambungan tegangan tinggi, saluran pendingin, dan dudukan struktural. Sebuah flat menjadi acara pusat layanan.
Mengapa Ini Penting Sekarang
Kami melihat teknologi ini
Sebagian besar pabrikan memperlakukan sistem ini secara berbeda, tetapi anatomi intinya tetap konsisten. Lihatlah Roda Aktif Michelin sebagai landasannya. Di permukaan, itu hanyalah sebuah roda. Anda tidak akan tahu di baliknya terdapat motor listrik kecuali Anda melihat lebih dekat.
Lepaskan kemudinya. Tiba-tiba, segalanya berubah.
Jejak kecil itu menampung rem, pengaturan suspensi aktif, dan unit penggerak itu sendiri. Suspensinya tidak pasif. Bereaksi dalam 0,003 detik. Pitch and roll dikoreksi bahkan sebelum Anda merasakannya. Itu listrik. Ini cepat. Ini tepat sekali.
Bagaimana Motor Dalam Roda Menghemat Energi
Pengereman regeneratif merupakan standar dalam beberapa desain. Sistem menangkap energi kinetik selama perlambatan. Ini mengirimkan energi itu kembali ke baterai. Ini bukanlah teknologi baru. Prius Toyota menggunakannya. Tesla Roadster memilikinya. Tujuannya sederhana: memperluas jangkauan.
Namun kisah sebenarnya adalah efisiensi.
Tenaga mengalir langsung dari motor ke roda. Tidak ada drivetrain. Tidak ada setengah poros. Tidak ada perbedaan. Jarak yang ditempuh energi turun mendekati nol. Efisiensi melonjak.
Bandingkan dengan berkendara di kota dengan mesin pembakaran internal. Anda sedang melihat efisiensi sekitar 20 persen. Sebagian besar energi bahan bakar tersebut hilang sebagai panas atau gesekan mekanis. Motor listrik dalam roda dalam lalu lintas stop-and-go yang sama mencapai efisiensi sekitar 90 persen.
Itu adalah kesenjangan yang sangat besar.
Jadi bagaimana cara mempertahankan daya meskipun ada peningkatan efisiensi? Jawabannya terletak pada pengurangan kerugian mekanis. Setiap komponen antara sumber energi dan jalan menghabiskan listrik. Dengan menghilangkan rantai tersebut, lebih banyak energi yang mencapai trotoar.
“Motor listrik dalam roda di lingkungan yang sama dikatakan beroperasi dengan efisiensi sekitar 90 persen.”
Ini bukan hanya tentang penghematan bahan bakar. Ini tentang mendapatkan kembali potensi yang terbuang. Motor tidak sekedar menggerakkan roda. Ia mengelola seluruh antarmuka antara mobil dan jalan.
Suspensi menangani beban vertikal. Motor menangani torsi. Rem menangani gaya pengereman. Semua dalam satu unit kompak.
Kedengarannya sempurna di atas kertas. Namun ada trade-off. Massa tanpa pegas meningkat. Roda harus bekerja lebih keras. Pembuangan panas menjadi sebuah tantangan. Kita akan membahas masalah tersebut selanjutnya.
Bagaimana Motor Dalam Roda Menghasilkan Torsi Instan Tanpa Lag Mekanis
Anda mungkin khawatir bahwa melakukan tugas mekanis yang berat pada hub roda akan mengorbankan sesuatu yang mendasar: pukulan yang Anda harapkan saat Anda menginjak gas. Namun motor listrik tidak hanya memberikan tenaga. Mereka memberikan torsi. Dan mereka segera menyediakannya.
Dalam drivetrain tradisional, Anda kehilangan energi melalui roda gigi, diferensial, dan gandar. Motor di dalam roda mengatasi kerugian itu. Gaya mengalir langsung dari stator ke rim. Tidak ada transfer perantara. Setiap roda juga mendapat rangkaian sensornya sendiri. Sensor ini membaca traksi dan memuat data secara real time. Mereka memberi tahu motor berapa banyak torsi yang dibutuhkan pada milidetik tertentu.
Waktu respons lebih cepat dibandingkan apa pun yang Anda temukan pada mobil listrik produksi saat ini. Mengapa? Karena sistem saat ini mengandalkan jalur komunikasi listrik yang kompleks dan hubungan mekanis yang menambah latensi. Pengaturan dalam roda memotong perantara.
Teknologi By-Wire dan Kematian Drivetrain
Saat Anda menempatkan motor, rem, dan aktuator kemudi di dalam roda, bagian tengah mobil menjadi ruang kosong. Kekosongan inilah tempat keajaiban desain terjadi. Mesinnya hilang. Begitu juga dengan transmisinya. Kopling? Hilang. Bahkan bagian suspensinya pun bisa diintegrasikan ke dalam peredam aktif roda itu sendiri.
Peralihan dari kendali mekanis ke kendali elektrik inilah yang oleh para insinyur disebut sebagai teknologi kabel-kabel. Drive-by-wire. Rem demi kawat. Kemudi demi kawat.
Melepaskan mesin pembakaran internal dan perangkat keras terkait memungkinkan peningkatan struktural yang radikal. Anda tidak hanya memindahkan bagian saja. Anda memikirkan kembali keseluruhan arsitektur sasis. Mobil konsep Venturi Volage menguji pendekatan ini. Produsen mobil yang berbasis di Monaco ini menggunakan motor dalam roda untuk menciptakan platform yang tidak memerlukan terowongan powertrain pusat. Itu lebih bersih. Lebih ringan. Lebih fleksibel.
Kesenjangan Keandalan dalam Sistem Motor Dalam Roda
Beberapa produsen mobil telah bermain-main dengan konsep ini. Michelin berusaha keras dengan program Roda Aktifnya. Hi-Pa Drive berfokus pada aplikasi berkinerja tinggi. Tapi ada batasannya.
Kami masih belum memiliki data penggunaan yang luas. Pertanyaan tentang daya tahan masih ada. Apa jadinya jika motor yang berada di dalam roda terkena air, garam, dan puing-puing jalan selama sepuluh tahun? Bisakah ia menangani panas yang dihasilkan selama situasi beban tinggi yang berkelanjutan? Bisakah ia bertahan dari dampak lubang yang dapat menghancurkan poros tradisional?
Keamanan adalah rintangan lainnya. Jika rem mekanis gagal, Anda mengalami redundansi. Jika unit kontrol elektronik motor di roda gagal, Anda bergantung sepenuhnya pada redundansi perangkat lunak dan sistem daya cadangan. Hal ini belum terbukti dalam skala besar. Sampai kita melihat sistem ini di kendaraan armada atau pengemudi harian selama ribuan jam, pembicaraan tentang keandalan masih bersifat teoritis.
Belum ada penilaian mengenai ketahanan jangka panjang untuk komponen yang ditempatkan langsung di lubang roda.
Untuk saat ini, teknologinya sangat mengesankan di atas kertas. Pengiriman torsinya instan. Kemasannya efisien. Namun kendaraan tersebut belum siap untuk setiap kondisi jalan, setiap iklim, atau setiap zona nyaman pengemudi. Kendala teknisnya sangat besar. Keuntungannya menggiurkan.
Kami tinggal mengawasi para penguji. Menunggu laporan kegagalan dunia nyata yang pertama. Atau kisah sukses besar pertama. Mana yang lebih dulu, rodanya sedang berubah.
