En la actualidad, los principales tipos de propulsión eléctrica de los vehículos comerciales eléctricos puros son la propulsión central directa y los ejes eléctricos. La tracción central sustituye al motor por un propulsor, y sigue utilizando la configuración tradicional de los vehículos de combustible; los ejes de tracción eléctrica integran el motor de tracción y la transmisión en el eje.
En situaciones difíciles, como cargas pesadas y carreteras sin asfaltar, predomina la tracción central con ejes motrices tradicionales. Para la logística en autopistas troncales, saneamiento y otros escenarios, los ejes motrices eléctricos con mayor integración y eficiencia son la futura dirección de desarrollo. En la actualidad, la cuota de mercado de los ejes motrices eléctricos se ha ampliado gradualmente y se ha generalizado su uso en camiones ligeros de 4,5 toneladas o menos.
Tres soluciones e-drive de vehículos comerciales puramente eléctricos
Solución central de accionamiento directo:
- Configuraciones de doble motor (4AMT/7AMT)
- Motor único con transmisiones AMT o multiengranaje
- Sistemas integrados de motorreductor
- Sistemas de transmisión directa
Solución de eje de accionamiento eléctrico:
- Múltiples opciones de marchas (motor simple/dual, 1-2 marchas)
- Varias disposiciones de eje (paralelo/coaxial/vertical)
- Diseños desconectados (suspensión independiente)
Solución e-Axle distribuida:
Se ha eliminado la primera generación de ejes motrices eléctricos de rueda debido al motor longitudinal y la transmisión de eje vertical; el eje motriz eléctrico de cubo tiene una estructura de motor de cubo de rotor interior.
¿Por qué el eje de tracción eléctrica tiene ventajas sobre la tracción directa central tradicional?
El eje motriz eléctrico elimina el eje de transmisión, acorta la cadena de transmisión y mejora la eficiencia del sistema; reduce el peso en vacío del vehículo; la batería puede instalarse en el interior del bastidor, mejora la seguridad, aumenta la posición de instalación de la batería y ahorra espacio de carga del camión.
Tres etapas de integración y características del eje de accionamiento eléctrico?
La tecnología de ejes de propulsión eléctrica sigue desarrollándose y ha experimentado tres generaciones de cambios en su integración.
La primera generación de ejes de accionamiento eléctrico: se basa en la transformación de las cáscaras de puente tradicionales, utiliza motores de alambre redondo refrigerados por agua, los motores individuales se montan por separado, el cambio es neumático o eléctrico, y la potencia se interrumpe durante el cambio.
La segunda generación de eje motriz eléctrico: adopta carcasa de eje combinado segmentada, motor de horquilla refrigerado por aceite, diseño integrado de motor y transmisión, cambio eléctrico y sin interrupción de potencia durante el cambio.
La tercera generación de ejes de accionamiento eléctrico: tiene las características de carcasa de eje combinado segmentado, controlador de motor integrado, accionamiento distribuido, motor coaxial, etc.
El motor de horquilla refrigerado por aceite se ha convertido en la tendencia de los motores de accionamiento para ejes de accionamiento eléctrico.
Utilizar un motor de alta velocidad y una transmisión de alta velocidad para reducir el par del motor, aumentar la relación de transmisión y reducir el peso del conjunto. Ampliar el área de alta eficiencia del motor y mejorar la eficiencia de utilización de la energía. Pasar de un motor de baja velocidad a un motor de velocidad media y luego a un motor de alta velocidad, persiguiendo alta fiabilidad, alta eficiencia, alta velocidad y bajo coste. Los vehículos de transporte por carretera requieren una gran potencia de reserva y han evolucionado hacia los 600 kW; la potencia total necesaria para los vehículos de ingeniería y minería es relativamente pequeña. La velocidad del motor sigue aumentando, y el motor de horquilla refrigerado por aceite se ha convertido en la tendencia de desarrollo del motor de accionamiento para el eje de accionamiento eléctrico.
Adoptan la tecnología de motores de horquilla para aumentar la tasa de llenado de la ranura del estator, reducir la altura del extremo del bobinado, mejorar la utilización del espacio y reducir el peso del motor con los mismos parámetros. Los motores de horquilla tienen una ventaja absoluta en la mejora de la tasa de llenado de ranuras, con una mayor área de zona de alta eficiencia, un aumento de la eficiencia de 1,5% y una reducción de pérdidas de 4,5% a 3%. En comparación con los motores de alambre redondo, presentan mejoras evidentes en cuanto a coste de material, densidad de potencia, peso, zona de alto rendimiento, aumento de la temperatura del bobinado, NVH (ruido, vibración y aspereza), etc.
Utilice motores refrigerados por aceite para mejorar la densidad de potencia y la densidad de par de la parte efectiva del motor. Los motores refrigerados por aceite pueden disipar el calor del motor más directamente, acortar el trayecto de refrigeración y refrigerar todas las piezas. Tienen ventajas evidentes en el sistema de refrigeración del motor y se han convertido en el método de refrigeración preferido para motores de alto rendimiento en la industria. En comparación con la refrigeración por agua, pueden evitar eficazmente los problemas de sobrecalentamiento local.
Eje eléctrico modular
El eje motriz eléctrico puede combinarse modularmente con sistemas y componentes. La potencia de un camión de 4,5 toneladas es de 70/140kW×1, la de un camión de 18 toneladas es de 140/280kW×2, la de un camión de 25 toneladas es de 210/420kW×3, y la de un camión de 49 toneladas o más es de 280/560kW×4.
Las principales dificultades a las que se enfrenta el desarrollo de motores de alta velocidad para ejes motrices eléctricos de vehículos comerciales
El diseño de la resistencia del rotor tiene un gran impacto en el rendimiento del motor. Dado que el eje de accionamiento eléctrico recibe directamente el impacto de la elevada carga del neumático, el motor, como componente no suspendido, está sujeto a un mayor impacto de vibración. Si el rotor no es lo suficientemente resistente, pueden producirse problemas como una tensión excesiva del puente magnético o incluso su rotura al girar a alta velocidad, lo que afectará directamente a la fiabilidad y estabilidad del motor y, por tanto, a sus indicadores de rendimiento, como la potencia y la velocidad.
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