Nyligen publicerade TRION två artiklar-"Vilka scenarier är mer lämpade för elektriska tunga-lastbilar att använda elektrisk drivaxel"och"Hur man väljer en elektrisk drivaxel för elektriska tunga-lastbilar"-vilket väckte stor uppmärksamhet från lastbilsägare och branschfolk angående tunga-jobbe axelsystemlösningar.
Ur struktur- och driftsprinciper kan elektriska drivaxlar för tunga-lastbilar delas in i tre typer: integrerade, externa-monterade och distribuerade. Vilka är skillnaderna mellan dessa tre konfigurationer? Hur ska användarna välja? Och vilken lösning kommer sannolikt att bli den vanliga utvecklingstrenden?
01 Integrerade och externa-monterade elektriska drivaxlar
Den mest utmärkande egenskapen hos en extern-monterad elektrisk axel är dess inbyggda axelhus. Motor- och transmissionsenheten installeras på axelhuset genom ett flänsgränssnitt. Till utseendet ser motor- och transmissionsenheten ut som om den är "hängd" på axeln, vilket är anledningen till att den kallas för en extern-monterad design. Dessutom måste strukturen på huvudreduktionsväxeln också justeras i enlighet därmed, typiskt byte från en konisk växel till en spiralformad växel.
Extern elektrisk drivaxel: Motorn och växellådan är anslutna till axelhuset via en fläns.
De spiralformade kugghjulen och differentialen för den externt monterade elektriska drivaxelns huvudreduktionsväxel.
Det största problemet med en extern-monteradelektrisk lastbilsaxelär excentricitet. Motor- och transmissionsenheten fungerar som en fribärande balk, med dess tyngdpunkt förskjuten från hjulaxeln. Vid körning på ojämna eller ojämna vägar genererar denna konfiguration betydande tröghetskrafter, vilket negativt kan påverka motorns och transmissionens tillförlitlighet. På grund av installationsutrymmesbegränsningar i mitten av ramen har transmissionen vanligtvis bara två växlar och motoreffekten är relativt begränsad.
Tyngdpunkten för den externt monterade elektriska drivaxeln är förskjuten från axellinjen.
"När strömmen är otillräcklig, kompenserar kvantiteten för det." Det mest direkta sättet att öka kraften hos ett e-axelsystem är att externt montera enheter på både fram- och baksidan av axelhuset, med hjälp av två motorer och transmissionsenheter för att gemensamt driva huvudreduceraren. För närvarande kan toppeffekten för en dubbel-motor extern-monterad elektrisk drivaxel nå upp till 550 kW (ungefär 748 hästkrafter). Dess fördelar inkluderar en relativt låg kostnad och god underhållsbarhet, medan dess nackdelar är låg integration, stor storlek och ett begränsat antal växlar.
Bosch integrerad elektrisk drivaxel: högintegrerad motor, växellåda med flera-växlar, slutdrift och differential.
Den integrerade elektriska axeln utvecklades för att lösa problem med excentricitet, låg integration och stor övergripande storlek förknippade med externa-monterade elektriska drivaxlar. I denna design är axeln uppdelad i tre sektioner. Mittsektionen integrerar motorn, multi-växellådan, huvudreduceraren och differentialen i en enda enhet, vilket gör att den får plats i det tillgängliga utrymmet i mitten av ramen. De vänstra och högra sektionerna är gjutgods utformade för att montera hjuländar och bromssystem. Dessa tre sektioner är anslutna via flänsar.
De främsta fördelarna med en integrerad lastbilsdrivaxel är dess höga integrationsnivå, caperfekt struktur och tillgång till flera utväxlingsförhållanden. Dess största nackdel är att det kräver helt ny utveckling, vilket resulterar i en relativt högre kostnad.
02 Distribuerad elektrisk drivaxel och körstrategi
Den mest anmärkningsvärda egenskapen hos en distribuerad elektrisk drivaxel är elimineringen av den mekaniska differentialen. Två motorer driver istället vänster och höger hjul oberoende av varandra. Vid körning under tuffa vägförhållanden justerar chassikontrollsystemet dynamiskt hastigheten och vridmomentet för varje hjul och kan till och med vända hjulrotationen för att uppnå-svängning på plats. Under kurvtagning beräknar kontrollsystemet exakt hastigheten och vridmomentet för varje hjul baserat på parametrar som fordonshastighet och styrvinkel-som vanligen kallas en elektronisk differential-, vilket säkerställer mjuka svängar samtidigt som över- eller understyrning förhindras.
Den andra axeln på Tesla Semi är en distribuerad drivaxel.
Utseendemässigt en fördeladelektrisk axelhar vanligtvis två motor- och transmissionsenheter monterade på fram- och baksidan av axeln, vilket gör att den ser ut som en dubbel-motormonterad extern-drivaxel. Den viktigaste skillnaden är att den distribuerade designen eliminerar den mekaniska skillnaden. För närvarande har den andra axeln på Tesla Semi elektriska tunga-lastbilar en distribuerad elektrisk drivaxelkonfiguration. Denna lösning är starkt beroende av avancerad bilelektronik, linjära chassikontrollsystem och intelligenta körtekniker.
Tesla Semis tre axlar har externt monterade drivaxlar (enkelmotor).
På Hannover Commercial Vehicle Show 2024 undersökte TRION de två ev-axelsatserna som används på Tesla Semi. Den andra axeln är en distribuerad elektrisk drivaxel med två motorer monterade fram och bak och utan växlingsmekanism. Den tredje axeln är en extern-monterad elektrisk drivaxel utrustad med en enkel motor och en två-växellåda. Enligt officiella uppgifter når den kombinerade toppeffekten för de tre oberoende motorerna 1 000 hästkrafter.
Körstrategin fungerar som följer:
Under snabb acceleration arbetar alla tre motorerna över de två drivaxlarna samtidigt. Med en total fordonsvikt på 37 ton accelererar lastbilen från 0 till 96,5 km/h på bara 20 sekunder.
När fordonet når 60 km/h kopplas de två motorerna på den andra axeln (fördelad elektrisk drivaxel) ur, kopplingen mellan transmissionen och halva-axeln kopplas bort och motorn på den tredje axeln (extern-monterad elektrisk drivaxel) klarar hög-fart. Växelvalet justeras automatiskt baserat på hastighet och väglag.
När snabb acceleration eller brant backe krävs, kopplas de två motorerna på den andra axeln omedelbart in igen-, vilket gör att fordonet kan klättra uppför 5 % lutningar i hastigheter på 50–70 km/h.
Under körning i nedförsbacke justerar alla tre motorerna regenerativa bromsnivåer efter vägens lutning och fordonshastighet, och fungerar som ett retarderbromssystem.
Under denna körstrategi med tre-motorer uppnår fordonet en energiförbrukning på cirka 1,24 kWh/km vid cruising i 105 km/h med en totalvikt på 37 ton.
03 Utsikter om framtida utvecklingstrender
När det gäller marknadstrenderna för integrerade, externt-monterade och distribuerade elektriska drivaxlar under de kommande fem åren, tyder den senaste utvecklingen på en tydlig riktning. Med hjälp av integrerade elektriska drivaxlar som exempel går flera tillverkare över från extern-monterad design till integrerade lösningar. Dessutom har företag som Bosch hoppat över externa-monterade elektriska drivaxlar helt och hållet och fokuserar direkt på utvecklingen av integrerade elektriska drivaxelprodukter.
Denna utveckling indikerar att integrerad elektrisk drivaxel sannolikt kommer att bli den vanliga lösningen för elektriska tunga lastbilar-.
Distribuerade elektriska axelsystem är starkt beroende av elektronisk differentialteknik och är för närvarande endast lämpliga för vissa avancerade, intelligenta, tunga-lastbilar. De kommer sannolikt inte att bli mainstream på kort sikt. TRION tror att endast med den fullständiga industrialiseringen och utbredda införandet av intelligenta körtekniker i elektriska tunga-lastbilar kommer distribuerade elektriska drivaxellösningar gradvis att få bredare acceptans.
