مع استمرار تزايد انتشار شاحنات الخدمة الثقيلة الكهربائية-في السوق، لا يزال لدى العديد من المستخدمين فهم محدود لتكويناتها الرئيسية-وخاصة محور الدفع الكهربائي. باعتبارها المكون الأساسي للنظام المحور EV، يؤثر المحور الكهربائي بشكل مباشر على أداء السيارة وكفاءتها وتكلفة التشغيل.
ما هي الأنواع الرئيسية منمحاور الشاحنات الكهربائية، وما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار محور السيارة الكهربائية أو نظام المحور الإلكتروني-؟ يوفر هذا الدليل تحليلاً تفصيليًا من أبعاد متعددة، بما في ذلك هيكل المحور وعدد المحركات وتصميم ترس ناقل الحركة وتكوين -إيقاف الطاقة (PTO).
01 هيكل محور القيادة الكهربائية
يتكون محور قيادة الشاحنة التقليدي من أربع مجموعات رئيسية، لا يزال معظمها محتفظًا به في أنظمة المحاور الكهربائية الحديثة.
1. مبيت المحور
يعتبر مبيت المحور هو المكون الأساسي للحمل-في محاور الشاحنات التقليدية والكهربائية. تشمل عمليات التصنيع الشائعة لحام الفولاذ المختوم، والتمدد الهيدروليكي، والصب الدقيق. تُستخدم هذه التقنيات الناضجة على نطاق واسع في منصات محاور المركبات الكهربائية لتحقيق التوازن بين التكلفة والوزن والقوة.
2. المخفض الرئيسي
يقوم المخفض الرئيسي بتحويل عزم الدوران المدخل إلى عزم دوران الإخراج النهائي للعجلة-. في كل من تطبيقات محور القيادة التي تعمل بالديزل والكهرباء، تشير المعلمات مثل قطر السن الخلفي (على سبيل المثال، 485، 440، 400) إلى سعة عزم الدوران وقوة تحمل الحمل. تتوافق الأقطار الأكبر عمومًا مع عزم الدوران الأعلى-لنهاية العجلة، وهو أمر بالغ الأهمية بالنسبة للشاحنات الكهربائية الثقيلة-.
3. نهاية العجلة
تدعم نهاية العجلة الدوران بسرعة عالية- والأحمال الثقيلة. تستخدم محاور الشاحنات الكهربائية الحديثة عادةً الصيانة-أطراف العجلات المجانية، مما يقلل من تكرار الخدمة وتكلفة دورة الحياة-وهي ميزة مهمة لأساطيل المركبات الكهربائية.
4. نظام الكبح
يتم استخدام فرامل الأسطوانة والفرامل القرصية في تطبيقات المحور الكهربائي. أصبحت المكابح الإسفينية سائدة في أنظمة المحاور الكهربائية-للخدمة الشاقة نظرًا لبنيتها المدمجة وأداء المكابح سريع الاستجابة.
مثال: في معظم تصميمات محاور المركبات الكهربائية، يظل مبيت المحور ونهاية العجلة ونظام الكبح متسقًا إلى حد كبير مع بنية محور قيادة الشاحنات التقليدية.
الأنواع الهيكلية لمحور القيادة الكهربائية
تعتمد محاور الدفع الكهربائية المستخدمة في-المركبات الكهربائية الثقيلة بشكل عام أحد التصميمين الهيكليين.
الهيكل 1: مبيت المحور المتكامل (محور EV المتكامل)
يحتفظ هذا التصميم بهيكل المحور التقليدي وأطراف العجلات ونظام الكبح، مع دمج المحرك + مجموعة ناقل الحركة في الحافة الأمامية. ينتقل عزم الدوران من المحرك الكهربائي عبر علبة التروس لدفع العجلات.
مثال: شاحنة كهربائية ثقيلة-مجهزة بمحور متكامل يحتوي على محور دفع كهربائي.
هذا النوع مننظام المحور EVيوفر تكلفة منخفضة ونضجًا عاليًا، لأنه يعيد استخدام مكونات محور قيادة الشاحنة التقليدية. ومع ذلك، فإن قيود المساحة عادةً ما تقيد ناقل الحركة إلى اثنين أو ثلاثة تروس، وغالبًا ما يكون تكامل مأخذ الطاقة (PTO) غير ممكن.
مثال: شاحنة كهربائية ثقيلة-مجهزة بمحور دفع كهربائي مكون من ثلاثة-أقسام.
الهيكل 2: مبيت المحور المكون من ثلاثة أقسام - (نظام المحور E - المعياري)
في هذا التكوين، يتم فصل مبيتات المحور الأيمن والأيسر، مع دمج المحرك الكهربائي وناقل الحركة ومنفذ الطاقة الاختياري في القسم الأوسط. يتيح نظام المحور الإلكتروني المعياري هذا-عمليات نقل متعددة-سرعات (3-6 تروس)، مما يؤدي إلى تحسين أداء الطاقة وكفاءة الطاقة.
على الرغم من أن تصميم الأقسام الثلاثة-يزيد الوزن قليلًا بسبب وصلات الشفة، إلا أن قدرة تحمل الحمولة-يمكن الاعتماد عليها ومناسبة لتطبيقات المركبات الكهربائية الثقيلة-.
مثال: الشاحنات الكهربائية الثقيلة-مجهزة بمحور دفع كهربائي ثلاثي-المراحل.
رؤية اتجاه الصناعة:
في حين أن محاور المركبات الكهربائية المدمجة تهيمن على السوق الحالي نظرًا لمزايا التكلفة، فإن أنظمة المحاور الكهربائية المعيارية المزودة بناقلات سرعة متعددة-تمثل اتجاه التطوير المستقبلي.
02 اختيار عدد المحركات
يستخدم أحدث محور دفع كهربائي للشاحنات الثقيلة-تم تطويره ذاتيًا-محركًا واحدًا.
تستخدم معظم محاور الدفع الكهربائية للشاحنات الثقيلة-محركًا واحدًا بسبب قيود التثبيت. تشتمل مواصفات محور السيارة الكهربائية الفردية- النموذجية على مخرجات طاقة قصوى تبلغ حوالي 390 كيلووات وذروة عزم دوران تتجاوز 700 نيوتن متر.
لتحقيق أداء أعلى، يتم اعتماد أنظمة المحور الكهربائي المزدوج-بشكل متزايد. قد تستخدم هذه الأنظمة:
ترتيبات المحرك الأمامي والخلفي تقود المخفض المشترك، أو
تصميمات المحركات الموزعة تقضي على المخفض الرئيسي التقليدي.
ومن الأمثلة التمثيلية على ذلك سيارة Tesla Semi، التي تستخدم نظام محور كهربائي ثنائي المحرك-مع نظام التحكم التفاضلي الإلكتروني.
مثال: محور الدفع الكهربائي لشاحنة Tesla شبه الكهربائية الثقيلة-.
ميزة الاستراتيجية التشغيلية:
تتيح محاور EV -المزودة بمحرك مزدوج توزيعًا ذكيًا للطاقة. يعمل كلا المحركين أثناء بدء التحميل والتسلق-الثقيل، بينما يتم استخدام تشغيل المحرك الفردي-أثناء السير لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.
03 تروس النقل في أنظمة المحاور الكهربائية
بالمقارنة مع محركات الديزل، تتمتع المحركات الكهربائية بنطاق كفاءة تشغيل أوسع. ونتيجة لذلك، لا تتطلب محاور الشاحنات الكهربائية عددًا كبيرًا من التروس مثل ناقلات الحركة التقليدية.
تستخدم محاور EV المدمجة عادةً علب تروس ذات سرعتين
يمكن أن تدعم أنظمة المحور الإلكتروني المعيارية-ناقلات الحركة ذات 3 أو 4 أو 6 سرعات
على سبيل المثال، يمكن لمحور الدفع الكهربائي الحديث المزود بعلبة تروس ذات 3-سرعات أن يحقق عزم دوران نهاية العجلة-يصل إلى 48700 نيوتن متر، وهو ما يكفي لتطبيقات الخدمة الشاقة الصعبة.
توصية اختيار العتاد:
المناطق المسطحة: محور EV ذو سرعتين
التضاريس الجبلية: نظام المحور الإلكتروني ثلاثي-السرعات
المناطق الجبلية: نظام محور كهربائي 4 سرعات
04 تصميم إيقاف تشغيل الطاقة (PTO) في محاور المركبات الكهربائية
مثال:محور الدفع الكهربائي لهذه الشاحنة الكهربائية الثقيلة-لا يشتمل على مأخذ الطاقة
غالبًا ما كانت تصميمات المحاور الكهربائية المبكرة تفتقر إلى وظيفة PTO بسبب قيود المساحة. في مثل هذه الحالات، كان هناك حاجة إلى محرك مساعد لتشغيل الأنظمة الهيدروليكية، مما يضيف وزنًا وتكلفة غير ضرورية.
مثال: محور قيادة كهربائي تم تطويره حديثًا مع المحرك على اليسار، وناقل الحركة في المنتصف، وPTO على اليمين.
تعمل مجموعات محاور EV الحديثة على دمج قدرة PTO بشكل متزايد في محور القيادة الكهربائية. وهذا مهم بشكل خاص للشاحنات القلابة ومركبات نقل الموارد-التي تعتمد على الأنظمة الهيدروليكية.
توصية:
حتى إذا لم تكن هناك حاجة إلى مأخذ الطاقة على الفور، فإن تحديد نظام محور كهربائي مزود بمنفذ الطاقة يؤدي إلى تحسين المرونة وقيمة إعادة البيع على المدى الطويل.
إن سعة البطارية الكبيرة، ونطاق القيادة الطويل، ومحاور الدفع الكهربائية المتقدمة تحدد مستقبل الشاحنات الكهربائية الثقيلة-. اختيار محور EV الصحيح،e-نظام المحورأو يتطلب تكوين محور الشاحنة الكهربائية دراسة متأنية لظروف التشغيل والتضاريس ومتطلبات التطبيق.