Recentemente, no artigo"Como escolher um eixo motor elétrico para caminhões elétricos pesados-"publicado pela TRION, um leitor comentou:“Não use eixos elétricos em canteiros de obras.”Este comentário gerou uma nova discussão: quais cenários de aplicação são mais adequados para caminhões pesados-elétricos usarem ume sistema de eixo?
Para responder a essa questão, a TRION revisou os principais cenários de aplicação de caminhões-pesados elétricos e analisou como as características técnicas desses cenários se alinham com a configuração e o desempenho deeixos de caminhões elétricos. Este artigo tem como objetivo fornecer orientação de referência para usuários ao selecionar e aplicar eixos motrizes de caminhões.
01 Modos de condução de caminhões elétricos pesados-: vantagens e desvantagens
Atualmente, os caminhões-elétricos pesados adotam principalmente dois modos de condução.
1. Unidade Central
Em uma configuração de acionamento central, o motor e a transmissão (trem de força) são instalados no meio do chassi e conectados ao eixo motor por meio de um eixo motor. Esse layout é consistente com o dos veículos-movidos a combustível tradicionais.
Vantagens:
O acionamento central oferece alta confiabilidade e baixo custo. Componentes como eixo de transmissão, eixo traseiro e suspensão são compartilhados com veículos movidos a combustível convencional. Como essas peças são produzidas-em massa e padronizadas, os custos de ferramentas já foram amortizados, resultando em custos de aquisição mais baixos. Além disso, o motor e a transmissão são montados no centro do chassi usando uma suspensão de quatro-pontos, o que ajuda a reduzir danos causados por impacto e vibração.
Em caminhões elétricos-pesados com acionamento centralizado, o motor e a caixa de câmbio são instalados no meio do chassi.
Desvantagens:
Essa configuração ocupa espaço interno no quadro, dificultando a organização de baterias-montadas embaixo e limitando a expansão da capacidade da bateria. Também envolve muitos componentes e baixa integração, o que é desfavorável para a redução geral do peso do veículo. Além disso, a transmissão de energia depende do eixo de transmissão e a perda de energia ocorre em cada junta universal, resultando em menor eficiência de transmissão e consumo de energia relativamente maior.
2. Eixo de acionamento elétrico
Nesta configuração, o motor e a transmissão são integrados diretamente no eixo motriz, resultando em uma estrutura compacta e alta eficiência de transmissão.
Configuração do eixo motor elétrico do caminhão-pesado semielétrico Tesla: 2 eixos motores + 3 motores elétricos
A TRION acredita que o maior valor do eixo elétrico reside na sua capacidade de alterar fundamentalmente o layout tradicional dos veículos comerciais, tornando a estrutura geral mais simplificada. Ele permite a utilização total do interior do chassi para instalação-da bateria embaixo, diminuindo assim o centro de gravidade do veículo e melhorando o desempenho de dirigibilidade.Outra vantagem é o peso reduzido, que contribui para o peso geral do veículo,-um fator especialmente importante para caminhões pesados-elétricos. Uma terceira vantagem é a menor perda de energia, o que reduz diretamente o consumo total de energia do veículo.
No entanto,Eixos EVexigem projetos inteiramente novos, envolvendo inúmeras matrizes de estampagem, moldes de fundição, bem como acessórios e medidores para produção e montagem. Além disso, a atual taxa de instalação permanece baixa (de acordo com as estimativas da TRION, menos de 10% dos caminhões pesados-elétricos), resultando em custos relativamente altos para kits de eixos EV. À medida que a adoção continua a aumentar, espera-se que o custo dos eixos elétricos retorne gradualmente a um nível mais razoável.
O eixo motor elétrico requer um design completamente novo, resultando em baixo volume de produção e custos mais elevados.
02 Cenários de Aplicação e Adequação de Eixos de Acionamento Elétrico
Um caminhão basculante elétrico 8x4 para cenários de engenharia e transporte, operando sob condições de direção adversas.
1. Cenários de Transporte de Engenharia
Os veículos típicos incluem caminhões basculantes elétricos 8×4, betoneiras elétricas 8×4 e caminhões elétricos de mineração. As condições das estradas no transporte de engenharia geralmente incluem estradas de terra, estradas de cascalho, estradas de cimento e estradas de asfalto. Em algumas regiões, os caminhões basculantes elétricos e os caminhões de mineração ficam frequentemente sobrecarregados, causando graves danos às estradas. Estradas de terra e cascalho podem desenvolver sulcos profundos, aumentando o risco do ponto mais baixo do eixo motriz do caminhão atingir o solo.
Como o motor e a transmissão nos eixos elétricos normalmente usam carcaças de alumínio, os impactos com objetos duros podem facilmente causar danos à carcaça, levando à substituição do motor ou da transmissão e a custos de manutenção significativamente mais elevados. Além disso, o eixo elétrico é montado abaixo da suspensão como parte da massa não suspensa, o que pode aumentar as cargas de impacto transmitidas ao chassi e à cabine ao operar em estradas irregulares.
Recomendação da TRION:
Caminhões-elétricos pesados usados em condições severas de transporte de engenharia geralmente não são adequados para eixos de tração elétricos.
As carcaças do motor e da caixa de engrenagens são feitas de liga de alumínio, que pode ser facilmente danificada se atingida por objetos duros.
2. Cenários de transporte-baseados em recursos
Esta categoria inclui principalmente o transporte de areia, cascalho, carvão e minério. As condições das estradas normalmente consistem em superfícies irregulares em pátios de carga, estradas provinciais, rodovias nacionais e vias expressas. As estradas de pátio geralmente têm buracos localizados em vez de sulcos profundos, e é improvável que o ponto mais baixo do eixo do caminhão elétrico entre em contato com o solo.
Atualmente, caminhões pesados-elétricos 6×4 são usados principalmente em transporte-baseado em recursos, com autonomia-de carga única geralmente dentro de 220 quilômetros. Se os usuários priorizarem o baixo custo de aquisição, tiverem quilometragem anual limitada e forem menos sensíveis ao consumo de energia, uma solução de acionamento central poderá ser suficiente. No entanto, para quilometragem anual longa e requisitos de eficiência mais elevados, recomenda-se um sistema de eixo e.
TRION sugere:
Ao selecionar caminhões pesados-elétricos de grande capacidade-para transporte de recursos, a distância ao solo do eixo motor elétrico deve exceder 260 mm;
As carcaças do motor e da transmissão devem utilizar materiais de aço para reduzir o risco de rachaduras durante o impacto;
A transmissão deve oferecer 3 ou 4 marchas para lidar com partida, aceleração, subidas íngremes e operação em alta-velocidade;
O eixo elétrico deve ser equipado com interface PTO. Os caminhões basculantes usados para transporte de areia e cascalho requerem uma bomba hidráulica acionada por tomada de força para operar o mecanismo de basculamento.
O eixo motor elétrico tem uma distância ao solo de mais de 260 mm, e a carcaça é feita de aço fundido e possui uma interface de tomada de força-.
3. Cenários de transporte expresso e de encomendas
Para reduzir ainda mais os custos operacionais, muitas empresas de logística expressa e de encomendas substituíram rotas dentro de 400 quilômetros por caminhões elétricos-pesados. De acordo com a pesquisa da TRION, estes operadores dão grande ênfase ao consumo de energia. Se um veículo percorrer mais de 250.000 quilómetros por ano e o consumo médio de energia diminuir de 1,6 kWh/km para 1,3 kWh/km, os custos de eletricidade podem ser reduzidos em aproximadamente 60.000 yuans, assumindo um preço médio de eletricidade de 0,8 yuans/kWh.
Caminhões pesados-elétricos usados para entrega expressa e transporte de carga utilizam uma bateria-na-posição-inferior combinada com um eixo de tração elétrico.
O transporte expresso e de encomendas é realizado inteiramente em vias expressas, tornando-o o cenário de aplicação mais adequado para eixos motores elétricos. TRION recomenda as seguintes configurações:
O veículo deve adotar uma estratégia de acionamento-multimotor. Por exemplo, instalar três ou quatro motores em dois eixos motrizes. Durante a partida e a aceleração, dois motores operam; durante o cruzeiro em alta-velocidade, um ou dois motores operam para eficiência ideal; durante a subida, todos os motores fornecem potência máxima; e durante a condução em descidas, vários motores realizam a travagem regenerativa, com a força de travagem a atingir até 48% da potência máxima para garantir a segurança.
Ilustração: o caminhão-elétrico pesado usa dois eixos elétricos e três motores, empregando uma estratégia de acionamento-multimotor.
As vias expressas normalmente têm gradientes máximos de cerca de 5%, portanto, uma transmissão de 2 velocidades é suficiente, sem necessidade de projetos de 3 ou 4 velocidades.
Para buscar um design leve, são recomendadas carcaças de liga de alumínio para motores e transmissões.
Para reduzir o impacto e a vibração transmitidos ao chassi e à cabine, e para melhorar a confiabilidade e a vida útil do eixo motor elétrico, são recomendados suspensão pneumática traseira e pneus de-base larga e média-pressão.
Conclusão
A TRION acredita que os eixos elétricos representam a direção de desenvolvimento futuro dos caminhões-pesados elétricos. Os usuários devem selecionar a configuração e o desempenho dos eixos elétricos com base em seus cenários reais de aplicação. À medida que as taxas de instalação continuam a aumentar,Eixo VEos custos diminuirão gradualmente. Do ponto de vista do custo total de propriedade (TCO), quando a quilometragem anual excede 150.000 quilômetros, as-vantagens de economia de energia doeixos de caminhões elétricostornar-se significativo, permitindo que a diferença de preço inicial seja recuperada no prazo de um a dois anos.
