Нещодавно TRION опублікував дві статті-"Які сценарії більш підходять для електричних важких-вантажівок із використанням електричної приводної осі"і"Як вибрати електричну ведучу вісь для електричних важких-вантажівок"-який привернув широку увагу власників вантажівок і професіоналів галузі щодо важких-навантаженьe осьова системарішення.
З точки зору конструкції та принципів роботи, електричні ведучі мости для важких-вантажівок можна розділити на три типи: інтегровані,-встановлені назовні та розподілені. Які відмінності між цими трьома конфігураціями? Як вибрати користувачам? І яке рішення може стати основним трендом розвитку?
01 Інтегровані та зовнішні-монтовані електричні приводні осі
Найвідмітнішою особливістю зовнішньої-монтованої електричної осі є її вбудований корпус осі. Вузол двигуна та трансмісії встановлюється на корпус осі через фланцеве сполучення. На вигляд агрегат двигуна та трансмісії виглядає так, ніби він «підвішений» на вісь, тому його називають зовнішнім -монтованим дизайном. Крім того, конструкцію головного редуктора також необхідно відрегулювати відповідним чином, зазвичай змінюючи конічну передачу на косозубу.
Зовнішній електричний ведучий міст: двигун і коробка передач з’єднані з корпусом осі через фланець.
Косозубі шестерні та диференціал основного редуктора електричної ведучої осі, встановленої зовні.
Найбільша проблема із зовнішнім-встановленнямвісь електровантажівкиє ексцентриситет. Вузол двигуна та трансмісії діє як консольна балка, центр ваги якої зміщений відносно осі колеса. Під час руху по нерівній або нерівній дорозі така конфігурація створює значні сили інерції, що може негативно вплинути на надійність двигуна та трансмісії. Через обмеження місця установки в середині рами трансмісія зазвичай має лише дві передачі, а потужність двигуна відносно обмежена.
Центр ваги зовнішнього електричного ведучого моста зміщений відносно осі.
«Коли потужності недостатньо, її компенсує кількість». Найпряміший спосіб збільшити потужність системи електронної осі — це зовнішнє встановлення вузлів як на передній, так і на задній частині корпусу осі, використовуючи два двигуни та вузли трансмісії для спільного приводу основного редуктора. Наразі пікова потужність подвійного-двигуна із зовнішнім-монтованим електричним приводом може сягати до 550 кВт (приблизно 748 кінських сил). Його переваги включають відносно низьку вартість і хорошу ремонтопридатність, а недоліки - низьку інтегрованість, великі розміри та обмежену кількість передач.
Інтегрована електрична ведуча вісь Bosch: високоінтегрований двигун, багато-швидкісна коробка передач, головна передача та диференціал.
Щоб вирішити проблеми ексцентриситету, низької інтеграції та великого габаритного розміру, пов’язаних із зовнішніми-монтованими електричними ведучими осями, було розроблено вбудовану електричну вісь. У цій конструкції вісь розділена на три секції. Центральна секція об’єднує двигун, багато-швидкісну трансмісію, головний редуктор і диференціал в єдиний блок, що дозволяє йому поміститися в доступний простір посередині рами. Ліва і права секції являють собою виливки, призначені для кріплення колісних наконечників і гальмівних систем. Ці три секції з’єднані фланцями.
Основними перевагами інтегрованої ведучої осі вантажівки є її високий рівень інтеграції, cкомпактна структура та наявність кількох передавальних чисел. Його основним недоліком є те, що він вимагає абсолютно нової розробки, що призводить до відносно вищої вартості.
02 Розподілений електричний ведучий міст і стратегія водіння
Найбільш помітною особливістю розподіленого електричного приводу є усунення механічного диференціала. Натомість два двигуни незалежно приводять у рух ліве та праве колеса. Під час роботи в суворих дорожніх умовах система керування шасі динамічно регулює швидкість і крутний момент кожного колеса та може навіть змінювати обертання коліс, щоб досягти -повороту на місці. Під час проходження поворотів система керування точно розраховує швидкість і крутний момент кожного колеса на основі таких параметрів, як швидкість автомобіля та кут повороту-зазвичай називають електронним диференціалом-забезпечуючи плавні повороти, запобігаючи надмірній або недостатній поворотності.
Друга вісь Tesla Semi є розподіленою ведучою віссю.
З точки зору зовнішнього вигляду, поширенийелектрична вісьзазвичай має два блоки двигуна та трансмісії, встановлені спереду та ззаду осі, що робить його схожим на подвійний-мотор зовнішній-встановлений електричний ведучий міст. Ключова відмінність полягає в тому, що розподілена конструкція усуває механічний диференціал. Наразі друга вісь електричної важкої-вантажівки Tesla Semi має розподілену конфігурацію електричного приводу. Це рішення значною мірою покладається на передову автомобільну електроніку, лінійні системи керування шасі та технології інтелектуального водіння.
Три осі Tesla Semi оснащені зовнішніми ведучими осями (один двигун).
На Ганноверській виставці комерційних автомобілів у 2024 році компанія TRION перевірила два комплекти осей для електромобілів, які використовуються на Tesla Semi. Друга вісь — це розподільний електричний привід із двома двигунами, встановленими спереду та ззаду, без механізму перемикання передач. Третя вісь – це зовнішній-монтований електричний ведучий міст, оснащений одним двигуном і дво-швидкісною трансмісією. За офіційною інформацією, сумарна пікова потужність трьох незалежних моторів досягає 1000 кінських сил.
Стратегія водіння працює таким чином:
Під час швидкого прискорення всі три двигуни на двох провідних осях працюють одночасно. При загальній вазі автомобіля 37 тонн вантажівка розганяється від 0 до 96,5 км/год всього за 20 секунд.
Коли транспортний засіб досягає 60 км/год, два двигуни на другій осі (розподілена електрична ведуча вісь) від’єднуються, зчеплення між коробкою передач і пів-валом від’єднується, а двигун на третій вісі (зовнішній-монтований електричний ведучий міст) обслуговує високу-швидкість. Вибір передач автоматично регулюється залежно від швидкості та дорожніх умов.
Коли потрібне швидке прискорення або крутий підйом на пагорб, два двигуни на другій осі негайно -вмикаються, дозволяючи транспортному засобу підніматися на 5% ухилу зі швидкістю 50–70 км/год.
Під час спуску всі три двигуни регулюють рівень рекуперативного гальмування відповідно до схилу дороги та швидкості автомобіля, функціонуючи як гальмівна система сповільнювача.
Відповідно до цієї три{0}}стратегії водіння транспортний засіб досягає споживання енергії приблизно 1,24 кВт-год/км під час руху зі швидкістю 105 км/год із загальною вагою 37 тонн.
03 Прогноз на майбутні тенденції розвитку
Щодо ринкових тенденцій інтегрованих, зовнішніх-монтованих і розподілених електричних ведучих осей протягом наступних п’яти років, останні події показують чіткий напрямок. Використовуючи як приклад інтегровані електричні ведучі осі, кілька виробників переходять від зовнішніх -конструкцій до інтегрованих рішень. Крім того, такі компанії, як Bosch, взагалі відмовилися від зовнішніх-монтованих електричних ведучих мостів і зосередилися безпосередньо на розробці інтегрованих електричних ведучих мостів.
Ці розробки вказують на те, що інтегрована електрична ведуча вісь, ймовірно, стане основним рішенням для електричних важких вантажівок-.
Розподілені електричні системи мостів значною мірою покладаються на технологію електронного диференціалу й наразі придатні лише для певних-інтелектуальних електричних важких-вантажівок високого класу. Вони навряд чи стануть мейнстрімом у короткостроковій перспективі. TRION вважає, що лише завдяки повній індустріалізації та широкому впровадженню інтелектуальних технологій водіння в електричних важких-вантажівках розподілені електричні ведучі осі поступово отримають ширше визнання.
