ภาพรวมของระบบเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าสำหรับรถบรรทุกหนัก

ในขณะที่ภาคการขนส่งได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างมากไปสู่ ​​decarbonization รถบรรทุกหนักกำลังใช้กลยุทธ์การใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดและลดต้นทุนการดำเนินงาน หนึ่งในนวัตกรรมที่สำคัญที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้า มากกว่าส่วนประกอบระบบขับเคลื่อนเพลาไฟฟ้า-หรือเพลาไฟฟ้าสำหรับแพลตฟอร์มรถบรรทุก-กลายเป็นรากฐานที่สำคัญของยานพาหนะหนักไฟฟ้ารุ่นต่อไป

บล็อกนี้ให้ภาพที่ครอบคลุมเกี่ยวกับบทบาทของระบบเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าในการสร้างอนาคตของรถบรรทุกเชิงพาณิชย์ จากวิวัฒนาการทางประวัติศาสตร์ไปจนถึงความซับซ้อนทางกลและประโยชน์ของการตั้งค่าแบบดั้งเดิมเราสำรวจว่าทำไมเพลาไฟฟ้าจึงได้รับแรงฉุดอย่างรวดเร็วในตลาดงานหนัก

วิวัฒนาการของเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าสำหรับรถบรรทุกหนัก

เรื่องราวของเพลาไฟฟ้าสำหรับรถบรรทุกแอปพลิเคชันเป็นหนึ่งในรากฐานในนวัตกรรมแรงกดดันด้านกฎระเบียบและการเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงของตลาด เดิมทีเทคโนโลยีไดรฟ์ไฟฟ้าถูก จำกัด อยู่ที่ยานพาหนะที่ใช้งานเบาเช่น EV ผู้โดยสาร อย่างไรก็ตามเมื่อความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ดีขึ้นและความสนใจในด้านโลจิสติกส์ที่ยั่งยืนก็เพิ่มขึ้นผู้ผลิตจึงเริ่มโซลูชั่นด้านวิศวกรรมสำหรับแพลตฟอร์มที่หนักกว่า

เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิม (ICE) ระบบส่งกำลังเกี่ยวข้องกับชุดส่วนประกอบที่ซับซ้อน: เครื่องยนต์, เกียร์, เพลาขับและความแตกต่าง กระบวนการแปลงพลังงานหลายขั้นตอนนี้มักจะส่งผลให้สูญเสียพลังงานอย่างมาก ในขณะที่ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าขั้นสูงวิศวกรตระหนักว่าการวางมอเตอร์ไฟฟ้าให้อยู่ใกล้หรือลงบนเพลาโดยตรงจะช่วยลดความจำเป็นสำหรับส่วนประกอบระดับกลางเหล่านี้จำนวนมาก - ประสิทธิภาพที่ช่วยลดน้ำหนักและการบำรุงรักษาง่ายขึ้น

ผลที่ได้คือการเกิดของระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าโมดูลที่มีอยู่ในตัวเองรวมมอเตอร์ไฟฟ้ากล่องเกียร์และอินเวอร์เตอร์บางครั้ง วิธีการแบบแยกส่วนนี้ในการส่งพลังงานเปลี่ยนวิธีที่ผู้ผลิตเข้าหาสถาปัตยกรรมรถบรรทุกไฟฟ้า

ระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าคืออะไร?

ระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่า E-axle) เป็นสารละลายระบบขับเคลื่อนขนาดกะทัดรัดและบูรณาการที่มอเตอร์ไฟฟ้าติดตั้งโดยตรงบนหรือใกล้กับเพลา มอเตอร์เหล่านี้มักจะจับคู่กับกระปุกเกียร์ลดและในบางกรณีตัวควบคุมพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ ระบบขับเคลื่อนล้อโดยตรงข้ามความจำเป็นในการส่งสัญญาณแบบดั้งเดิมหรือความแตกต่าง

มีสองการกำหนดค่าหลัก:

• มอเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เดี่ยว:พลังมอเตอร์ไฟฟ้าเดี่ยวทั้งสองล้อบนเพลาผ่านทางกลไก
• มอเตอร์คู่ E-axle:แต่ละล้อนั้นขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ของตัวเองอย่างอิสระนำเสนอเวกเตอร์แรงบิดและการควบคุมที่ดีขึ้น

สำหรับรถบรรทุกหนักระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมด้วยความแข็งแกร่งและแรงบิดในใจ เมื่อเปรียบเทียบกับคู่ที่ใช้งานแสง E-axles ที่ใช้งานหนักใช้มอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นอาคารเสริมและระบบการจัดการความร้อนเพื่อทนต่อการทำงานที่ยืดเยื้อภายใต้สภาวะโหลดสูง

ข้อดีที่สำคัญ

• ประสิทธิภาพ:การสูญเสียเชิงกลน้อยกว่าระบบขับเคลื่อนทั่วไป
• การลดน้ำหนัก:กำจัดส่วนประกอบหนักหลายอย่างเช่นการส่งและเพลาขับ
• ความเรียบง่าย:ชิ้นส่วนที่น้อยลงนำไปสู่การบำรุงรักษาและการประกอบที่ง่ายขึ้น
• ความยืดหยุ่น:การออกแบบแบบแยกส่วนช่วยให้สามารถปรับตัวในคลาสรถและการกำหนดค่าต่างๆ

ทำไมเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าจึงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับรถบรรทุกไฟฟ้าแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ไฟฟ้าหนักที่ใช้งานได้ต้องใช้ส่วนประกอบที่เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานที่เก็บไว้ทุกวัตต์ ระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าเหมาะกับสมการนี้อย่างสมบูรณ์แบบโดยเสนอข้อดีที่สำคัญหลายประการเหนือระบบส่งกำลังแบบดั้งเดิมและไฮบริด

A. ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

รถบรรทุกดีเซลทั่วไปมีหลายองค์ประกอบที่ทำให้เกิดการสูญเสียแรงเสียดทานและการแปลง ในทางตรงกันข้ามเพลาไฟฟ้าจะส่งพลังงานโดยตรงจากแบตเตอรี่ไปยังล้อ สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มช่วง แต่ยังรองรับการเบรกแบบปฏิรูปทำให้รถบรรทุกกลับคืนและนำพลังงานจลน์กลับมาใช้ใหม่ได้

B. การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่

การรวมกันของมอเตอร์และระบบขับเคลื่อนเข้ากับเพลาทำให้พื้นที่ว่างในแชสซี สิ่งนี้ช่วยให้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่หรือช่องเก็บสินค้า - ข้อได้เปรียบที่สำคัญในอุตสาหกรรมโลจิสติกส์และการขนส่งสินค้า

C. ลดต้นทุนการบำรุงรักษา

เนื่องจากอี-เพลามีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่าเมื่อเทียบกับระบบน้ำแข็ง ผู้ประกอบการกองทัพเรือได้รับประโยชน์จากค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่ลดลงลดเวลาหยุดทำงานและความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น

D. การเปลี่ยนแปลงการขับขี่ที่เพิ่มขึ้น

ด้วยแรงบิดทันทีและศักยภาพในการใช้เวกเตอร์แรงบิด E-axles นำเสนอแรงดึงที่ดีขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพออฟโรดหรือลื่น นี่เป็นประโยชน์ที่มีค่าสำหรับยานพาหนะก่อสร้างรถบรรทุกปฏิเสธและแอพพลิเคชั่นที่ใช้งานหนักพิเศษอื่น ๆ

การวิเคราะห์ระบบระบบส่งกำลังไฟฟ้าที่แตกต่างกันสำหรับรถบรรทุกหนัก

ในขณะที่เพลาไฟฟ้าสำหรับการออกแบบรถบรรทุกได้รับแรงผลักดันอย่างมีนัยสำคัญ แต่ก็เป็นเพียงหนึ่งในหลาย ๆ ทางเลือกในภูมิทัศน์ระบบส่งกำลังไฟฟ้า นี่คือภาพรวมเปรียบเทียบของการกำหนดค่าระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่โดดเด่นที่สุดสำหรับรถบรรทุกหนัก:

A. มอเตอร์กลางพร้อมเพลาขับ

การกำหนดค่า: มอเตอร์กลางหนึ่งตัวขึ้นไปขับเคลื่อนล้อผ่านเกียร์และเพลาขับ

ข้อดี: ง่ายต่อการติดตั้งอีกครั้งในแพลตฟอร์มที่มีอยู่

จุดด้อย: ไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากส่วนประกอบเชิงกลหลายอย่าง; ความยืดหยุ่นของบรรจุภัณฑ์ จำกัด

B. ฮับมอเตอร์ไดรฟ์

การกำหนดค่า: มอเตอร์ถูกสร้างขึ้นในแต่ละฮับล้อ

ข้อดี: เวกเตอร์แรงบิดที่ยอดเยี่ยม; กะทัดรัด

จุดด้อย: ไม่เหมาะสมสำหรับรถบรรทุกที่ใช้งานหนักเนื่องจากน้ำหนักที่ไม่ได้แพร่กระจายและความทนทาน

C. ระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้า

การกำหนดค่า: มอเตอร์ติดตั้งบนหรือใกล้กับเพลา

ข้อดี: การแลกเปลี่ยนที่สมดุลระหว่างประสิทธิภาพความทนทานและบรรจุภัณฑ์

จุดด้อย: ต้องใช้สถาปัตยกรรมยานพาหนะใหม่ ไม่เหมาะสำหรับการติดตั้งเพิ่มเติมเสมอไป

ในแง่ของประสิทธิภาพประสิทธิภาพและความยืดหยุ่นระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าจะสร้างความสมดุลที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานหนัก

ส่วนประกอบสำคัญของระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้า

เพื่อชื่นชมวิธีการทำงานของระบบเหล่านี้ให้แยกส่วนประกอบสำคัญของระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าทั่วไป:

1. มอเตอร์ไฟฟ้า

นี่คือแกนกลางของระบบ ขึ้นอยู่กับการออกแบบจะใช้การตั้งค่ามอเตอร์เดี่ยวหรือคู่ มอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSMS) เป็นเรื่องปกติเนื่องจากประสิทธิภาพสูงและความหนาแน่นของแรงบิด

2. เกียร์ / เกียร์ลด

เนื่องจากมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ RPM สูงจึงจำเป็นต้องมีกระปุกเกียร์ลดลงเพื่อแปลความเร็วนี้เป็นแรงบิดที่ใช้งานได้ที่ล้อ

3. อินเวอร์เตอร์ / อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน

หน่วยนี้แปลงกระแสไฟฟ้า DC จากแบตเตอรี่เป็น AC สำหรับมอเตอร์ บางระบบรวมอินเวอร์เตอร์เข้ากับที่อยู่อาศัยเพลาเพื่อการจัดการและการจัดการความร้อนโดยตรง

4. ระบบทำความเย็น

ด้วยระดับพลังงานที่สูงและการทำงานอย่างต่อเนื่อง E-axles ต้องใช้การระบายความร้อนของเหลวเพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงานที่ดีที่สุด

5. ความแตกต่าง (ไม่บังคับ)

ในการกำหนดค่ามอเตอร์เดี่ยวจะใช้ความแตกต่างเชิงกลเพื่อแยกพลังงานระหว่างล้อ ในระบบมอเตอร์คู่เวกเตอร์แรงบิดที่ใช้ซอฟต์แวร์แทนที่ฟังก์ชั่นนี้

6. ระบบที่อยู่อาศัยและการติดตั้ง

ชุดประกอบ E-axle ทั้งหมดจะต้องเป็นโครงสร้างที่มีโครงสร้างเพื่อรับภาระหนัก ที่อยู่อาศัยที่ได้รับการเสริมแรงและการยึดที่ออกแบบอย่างมีกลยุทธ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความทนทานและการจัดการ NVH (เสียงการสั่นสะเทือนและความรุนแรง)

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในเพลาไฟฟ้า

เพลาไฟฟ้าที่ทันสมัยสำหรับแพลตฟอร์มรถบรรทุกมีความก้าวหน้ามากกว่ารุ่นยุคต้น ๆ นวัตกรรมในวัสดุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และซอฟต์แวร์ยังคงผลักดันการปรับปรุงประสิทธิภาพความทนทานและการควบคุม

A. สถาปัตยกรรมแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

ระบบปัจจุบันส่วนใหญ่ทำงานบน 400V หรือ 800V ทำให้สามารถชาร์จได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าสูงลดการดึงกระแสซึ่งจะช่วยลดการสร้างความร้อนและขนาดสายเคเบิล

B. อิเล็กทรอนิกส์พลังงานแบบบูรณาการ

การออกแบบใหม่จำนวนมากรวมอินเวอร์เตอร์และแม้กระทั่งควบคุมหน่วยลงในเพลาเอง สิ่งนี้จะช่วยลดความซับซ้อนการเดินสายและการสูญเสียพลังงานของกาฝาก

C. อัลกอริทึมการควบคุมขั้นสูง

ซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนในขณะนี้อนุญาตให้มีคุณสมบัติเช่น:

• การกระจายแรงบิดแบบปรับตัว
• การจัดการความร้อนทำนาย
• การตรวจจับข้อผิดพลาดและการจัดการซ้ำซ้อน

D. การใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบา

เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและประสิทธิภาพสูงสุดผู้ผลิตกำลังสำรวจโลหะผสมอลูมิเนียมคอมโพสิตและเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับตัวเรือนอี-เพลา

E. การรวมเบรกแบบปฏิรูป

ระบบที่ทันสมัยช่วยให้สามารถรวมการเบรกแบบปฏิรูปได้อย่างราบรื่นปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมและลดการสึกหรอในระบบเบรกแบบดั้งเดิม

บทสรุป

ระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าแสดงถึงการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ในวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับการขับเคลื่อนยานพาหนะที่ใช้งานหนัก ในขณะที่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ยังคงมีการพัฒนาและกฎการปล่อยมลพิษจะเข้มงวดมากขึ้นเพลาไฟฟ้าสำหรับการใช้งานรถบรรทุกกำลังพิสูจน์ได้ว่าไม่ได้เป็นเพียงทางเลือกที่ทำงานได้ - แต่มักจะเป็นสิ่งที่เหนือกว่า

จากประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและลดการบำรุงรักษาไปจนถึงการออกแบบแบบแยกส่วนและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเพลาไฟฟ้านั้นเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะตอบสนองความต้องการด้านโลจิสติกส์ที่ทันสมัยและการขนส่งที่หนักหน่วง ผู้ให้บริการ Fleet, OEM และวิศวกรเหมือนกันกำลังลงทุนในเทคโนโลยีนี้เนื่องจากเป็นรากฐานที่เหมาะสำหรับอนาคตที่ยั่งยืนมีประสิทธิภาพและประหยัดค่าใช้จ่ายในอนาคต

โดยสรุปหากคุณวางแผนที่จะนำหรือผลิตรถบรรทุกหนักไฟฟ้าแบตเตอรี่ไฟฟ้าระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าจะไม่เป็นนวัตกรรมเสริมอีกต่อไป-กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม

คำถามที่พบบ่อย

1. ความแตกต่างระหว่างเพลาไฟฟ้าและเพลาแบบดั้งเดิมคืออะไร?

เพลาไฟฟ้ารวมถึงมอเตอร์ไฟฟ้าในตัวและมักจะเป็นกระปุกเกียร์ทำให้สามารถขับเคลื่อนได้โดยตรงของล้อในขณะที่เพลาแบบดั้งเดิมนั้นขึ้นอยู่กับพลังงานที่ส่งจากเครื่องยนต์ผ่านเกียร์และเพลาขับ

2. ระบบไดรฟ์เพลาไฟฟ้าเหมาะสำหรับรถบรรทุกระยะไกลหรือไม่?

ใช่ด้วยแบตเตอรี่ที่มีความจุสูงและการออกแบบระบบขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพเพลาไฟฟ้าสามารถรองรับการใช้งานระยะไกลโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จยังคงดีขึ้น

3. เพลาไฟฟ้าสามารถติดตั้งเป็นรุ่นรถบรรทุกที่มีอยู่ได้หรือไม่?

ในขณะที่เป็นไปได้การติดตั้งเพิ่มเติมมีความซับซ้อน เพลาไฟฟ้าใช้ประโยชน์ได้ดีที่สุดในแพลตฟอร์มที่ออกแบบมาจากพื้นดินเพื่อการใช้ไฟฟ้า

4. ระบบเพลาไฟฟ้ามีราคาแพงกว่าหรือไม่?

ค่าใช้จ่ายล่วงหน้าอาจสูงขึ้น แต่พวกเขาจะถูกชดเชยด้วยน้ำมันเชื้อเพลิงที่ลดลงและค่าบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานของยานพาหนะ

5. บริษัท ใดที่เป็นผู้นำในการพัฒนาเพลาไฟฟ้าสำหรับรถบรรทุก?

บริษัท อย่าง Dana, Meritor (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ Cummins), ZF และ Allison Transmission เป็นผู้เล่นหลักในการพัฒนาเทคโนโลยีเพลาไฟฟ้าสำหรับยานพาหนะเชิงพาณิชย์

อ่านเพิ่มเติม:Outlook สำหรับตลาด Magnet Synchronous Motors ในยานพาหนะไฟฟ้าภายในปี 2575