TRION nedávno publikoval dva články-"Ktoré scenáre sú vhodnejšie pre elektrické ťažké-nákladné vozidlá na použitie elektrickej hnacej nápravy"a"Ako si vybrať elektrickú hnaciu nápravu pre elektrické ťažké-nákladné vozidlá"-čo pritiahlo širokú pozornosť majiteľov nákladných vozidiel a profesionálov v odvetví, pokiaľ ide o ťažké-nákladye nápravový systémriešenia.
Z hľadiska konštrukcie a princípov fungovania možno elektrické hnacie nápravy pre ťažké{0}}nákladné vozidlá rozdeliť do troch typov: integrované, externé-montované a distribuované. Aké sú rozdiely medzi týmito tromi konfiguráciami? Ako by si mali používatelia vybrať? A ktoré riešenie sa pravdepodobne stane hlavným vývojovým trendom?
01 Integrované a externé{1}}namontované elektrické hnacie nápravy
Najvýraznejšou črtou vonkajšej-elektrickej nápravy je jej integrálny kryt nápravy. Zostava motora a prevodovky je inštalovaná na skrini nápravy cez prírubové rozhranie. Zostava motora a prevodovky na pohľad vyzerá, akoby bola „zavesená“ na nápravu, a preto sa označuje ako vonkajšia-namontovaná konštrukcia. Okrem toho musí byť zodpovedajúcim spôsobom upravená aj štruktúra hlavného reduktora, zvyčajne sa mení z kužeľového prevodu na špirálové ozubené koleso.
Vonkajšia elektrická hnacia náprava: Zostava motora a prevodovky sú pripojené k skrini nápravy pomocou príruby.
Špirálové prevody a diferenciál externe namontovaného hlavného redukčného prevodu elektrickej hnacej nápravy.
Najväčší problém s pripojeným-externým zariadenímelektrická náprava nákladného autaje výstrednosť. Zostava motora a prevodovky pôsobí ako konzolový nosník, ktorého ťažisko je odsadené od osi kolesa. Pri jazde na nerovných alebo nerovných cestách táto konfigurácia vytvára značné zotrvačné sily, ktoré môžu negatívne ovplyvniť spoľahlivosť motora a prevodovky. Kvôli obmedzeným priestorom na inštaláciu v strede rámu má prevodovka zvyčajne len dva prevody a výkon motora je pomerne obmedzený.
Ťažisko externe namontovanej elektrickej hnacej nápravy je odsadené od línie nápravy.
"Keď je sila nedostatočná, kvantita to vynahradí." Najpriamejším spôsobom zvýšenia výkonu systému e nápravy je externá montáž zostáv na prednú aj zadnú časť skrine nápravy pomocou dvoch motorov a prevodových zostáv na spoločný pohon hlavného reduktora. V súčasnosti môže maximálny výkon dvojmotorovej externej{3}}elektrickej hnacej nápravy dosiahnuť až 550 kW (približne 748 koní). Medzi jeho výhody patrí relatívne nízka cena a dobrá údržba, zatiaľ čo jeho nevýhodami sú nízka integrácia, veľké rozmery a obmedzený počet prevodov.
Integrovaná elektrická hnacia náprava Bosch: vysoko integrovaný motor, viac{0}}rýchlostná prevodovka, rozvodovka a diferenciál.
Na riešenie problémov excentricity, nízkej integrácie a veľkých celkových rozmerov spojených s externými-namontovanými elektrickými hnacími nápravami bola vyvinutá integrovaná elektrická náprava. V tomto prevedení je náprava rozdelená na tri časti. Stredová časť integruje motor,-rýchlostnú prevodovku, hlavný reduktor a diferenciál do jednej jednotky, vďaka čomu sa zmestí do dostupného priestoru v strede rámu. Ľavá a pravá časť sú odliatky určené na montáž koncov kolies a brzdových systémov. Tieto tri sekcie sú spojené pomocou prírub.
Hlavnými výhodami integrovanej hnacej nápravy nákladného vozidla je jej vysoká úroveň integrácie, ckompaktná štruktúra a dostupnosť viacerých prevodových pomerov. Jeho hlavnou nevýhodou je, že vyžaduje úplne nový vývoj, čo má za následok relatívne vyššie náklady.
02 Distribuovaná elektrická hnacia náprava a jazdná stratégia
Najpozoruhodnejšou vlastnosťou distribuovanej elektrickej hnacej nápravy je eliminácia mechanického diferenciálu. Namiesto toho dva motory nezávisle poháňajú ľavé a pravé koleso. Pri prevádzke v drsných podmienkach na ceste systém riadenia podvozku dynamicky upravuje rýchlosť a krútiaci moment každého kolesa a môže dokonca obrátiť otáčanie kolesa, aby sa dosiahlo zatáčanie na mieste-. Počas prejazdu zákrutou riadiaci systém presne vypočíta rýchlosť a krútiaci moment každého kolesa na základe parametrov, ako je rýchlosť vozidla a uhol natočenia volantu-bežne označovaný ako elektronický diferenciál-, čím zabezpečuje plynulé zákruty a zároveň zabraňuje pretáčavosti alebo nedotáčavosti.
Druhá náprava Tesly Semi je rozložená hnacia náprava.
Čo sa týka vzhľadu, rozloženéelektrická nápravamá zvyčajne dve zostavy motora a prevodovky namontované v prednej a zadnej časti nápravy, vďaka čomu vyzerá podobne ako dvojmotorová elektrická hnacia náprava namontovaná na externom -motore. Kľúčový rozdiel je v tom, že distribuovaný dizajn eliminuje mechanický diferenciál. V súčasnosti využíva druhá náprava elektrického ťažkého{{4}nákladného vozidla Tesla Semi konfiguráciu distribuovanej elektrickej hnacej nápravy. Toto riešenie sa vo veľkej miere spolieha na pokročilú automobilovú elektroniku, lineárne systémy riadenia podvozku a inteligentné technológie riadenia.
Tri nápravy Tesla Semi majú externe namontované hnacie nápravy (jeden motor).
Na výstave úžitkových vozidiel v Hannoveri v roku 2024 TRION preskúmal dve súpravy náprav ev používané na Tesle Semi. Druhá náprava je distribuovaná elektrická hnacia náprava s dvoma motormi namontovanými vpredu a vzadu a bez mechanizmu radenia. Tretia náprava je vonkajšia-namontovaná elektrická hnacia náprava vybavená jedným motorom a dvoj-rýchlostnou prevodovkou. Podľa oficiálnych informácií dosahuje kombinovaný špičkový výkon troch nezávislých motorov 1000 konských síl.
Stratégia jazdy funguje takto:
Počas prudkej akcelerácie pracujú všetky tri motory na oboch hnacích nápravách súčasne. S celkovou hmotnosťou vozidla 37 ton zrýchli nákladné vozidlo z 0 na 96,5 km/h len za 20 sekúnd.
Keď vozidlo dosiahne rýchlosť 60 km/h, dva motory na druhej náprave (náprava s distribuovaným elektrickým pohonom) sa rozpoja, spojka medzi prevodovkou a polo-hriadeľom sa odpojí a motor na tretej náprave (vonkajšia -namontovaná elektrická hnacia náprava) zvládne vysokú-rýchlosť. Voľba prevodového stupňa sa automaticky nastavuje na základe rýchlosti a stavu vozovky.
Keď je potrebná prudká akcelerácia alebo prudké stúpanie do kopca, dva motory na druhej náprave sa okamžite znova zapnú{0}, čo vozidlu umožní stúpať do 5 % stúpania pri rýchlostiach 50 – 70 km/h.
Počas jazdy z kopca všetky tri motory upravujú úrovne regeneratívneho brzdenia podľa sklonu vozovky a rýchlosti vozidla, pričom fungujú ako brzdový systém s retardérom.
V rámci tejto stratégie troj{0}}motorovej jazdy vozidlo dosahuje spotrebu energie približne 1,24 kWh/km pri rýchlosti 105 km/h s celkovou hmotnosťou 37 ton.
03 Výhľad na budúce trendy vývoja
Pokiaľ ide o trendy na trhu s integrovanými, externe{0}}montovanými a distribuovanými elektrickými hnacími nápravami v priebehu nasledujúcich piatich rokov, najnovší vývoj naznačuje jasný smer. Používajúc ako príklad integrované elektrické hnacie nápravy, viacerí výrobcovia prechádzajú z externých-konštrukcií namontovaných na integrované riešenia. Okrem toho spoločnosti ako Bosch úplne vynechali externé-namontované elektrické hnacie nápravy a sústreďujú sa priamo na vývoj produktov s integrovanými elektrickými hnacími nápravami.
Tento vývoj naznačuje, že integrovaná elektrická hnacia náprava sa pravdepodobne stane hlavným riešením pre elektrické ťažké-nákladné vozidlá.
Distribuované elektrické nápravové systémy sa vo veľkej miere spoliehajú na technológiu elektronického diferenciálu a v súčasnosti sú vhodné iba pre určité špičkové{0}}inteligentné aplikácie elektrických ťažkých-nákladných vozidiel. Je nepravdepodobné, že sa v krátkodobom horizonte stanú hlavným prúdom. TRION verí, že iba s úplnou industrializáciou a rozšíreným prijatím inteligentných jazdných technológií v elektrických ťažkých-nákladných vozidlách postupne získajú distribuované riešenia s elektrickým pohonom nápravy širšie prijatie.
