Recentemente, a TRION publicou dois artigos-"Quais cenários são mais adequados para caminhões elétricos pesados-usarem eixo motor elétrico"e"Como escolher um eixo motor elétrico para caminhões pesados-elétricos"-que atraiu ampla atenção de proprietários de caminhões e profissionais do setor em relação aos-serviços pesadose sistema de eixosoluções.
Do ponto de vista da estrutura e dos princípios operacionais, os eixos de tração elétricos para caminhões-pesados podem ser divididos em três tipos: integrados, montados-externamente e distribuídos. Quais são as diferenças entre essas três configurações? Como os usuários devem escolher? E qual solução provavelmente se tornará a principal tendência de desenvolvimento?
01 Eixos de tração elétricos integrados e montados-externamente
A característica mais distintiva de um eixo elétrico montado-externamente é sua carcaça integral. O conjunto do motor e da transmissão é instalado na carcaça do eixo através de uma interface de flange. Na aparência, o conjunto do motor e da transmissão parece estar "pendurado" no eixo, e é por isso que é chamado de projeto de montagem-externa. Além disso, a estrutura da engrenagem redutora principal também deve ser ajustada de acordo, normalmente mudando de uma engrenagem cônica para uma engrenagem helicoidal.
Eixo motor elétrico externo: O conjunto do motor e da caixa de engrenagens é conectado à carcaça do eixo por meio de um flange.
As engrenagens helicoidais e o diferencial da engrenagem de redução principal do eixo motor elétrico montado externamente.
O maior problema com um dispositivo-montado externoeixo de caminhão elétricoé excentricidade. O conjunto do motor e da transmissão atua como uma viga cantilever, com seu centro de gravidade deslocado do eixo da roda. Ao dirigir em estradas acidentadas ou irregulares, esta configuração gera forças inerciais significativas, que podem afetar negativamente a confiabilidade do motor e da transmissão. Devido às limitações de espaço de instalação no meio do chassi, a transmissão geralmente possui apenas duas marchas e a potência do motor é relativamente limitada.
O centro de gravidade do eixo motor elétrico montado externamente está desviado da linha do eixo.
"Quando a energia é insuficiente, a quantidade compensa." A maneira mais direta de aumentar a potência de um sistema de eixo eletrônico é montar conjuntos externamente na parte dianteira e traseira da carcaça do eixo, usando dois motores e conjuntos de transmissão para acionar conjuntamente o redutor principal. Atualmente, a potência de pico de um eixo motor elétrico montado-com motor duplo externo-pode atingir até 550 kW (aproximadamente 748 cavalos de potência). Suas vantagens incluem custo relativamente baixo e boa manutenção, enquanto suas desvantagens são baixa integração, tamanho grande e número limitado de engrenagens.
Eixo motor elétrico integrado da Bosch: motor altamente integrado, caixa de câmbio de múltiplas-velocidades, comando final e diferencial.
Para resolver os problemas de excentricidade, baixa integração e grande tamanho geral associados aos eixos de tração elétricos montados-externamente, o eixo elétrico integrado foi desenvolvido. Neste projeto, o eixo é dividido em três seções. A seção central integra o motor, a transmissão de múltiplas{3}}velocidades, o redutor principal e o diferencial em uma única unidade, permitindo que caiba no espaço disponível no meio do quadro. As seções esquerda e direita são peças fundidas projetadas para montar as extremidades das rodas e os sistemas de freio. Estas três seções são conectadas através de flanges.
As principais vantagens de um eixo motor integrado para caminhão são seu alto nível de integração, cestrutura compacta e disponibilidade de múltiplas relações de transmissão. Sua principal desvantagem é que requer um desenvolvimento completamente novo, resultando em um custo relativamente mais elevado.
02 Eixo Motriz Elétrico Distribuído e Estratégia de Condução
A característica mais notável de um eixo motor elétrico distribuído é a eliminação do diferencial mecânico. Em vez disso, dois motores acionam independentemente as rodas esquerda e direita. Ao operar em condições de estrada adversas, o sistema de controle do chassi ajusta dinamicamente a velocidade e o torque de cada roda e pode até mesmo reverter a rotação das rodas para conseguir-virar no local. Durante as curvas, o sistema de controle calcula com precisão a velocidade e o torque de cada roda com base em parâmetros como velocidade do veículo e ângulo de direção-comumente chamado de diferencial eletrônico-garantindo curvas suaves e evitando sobreviragem ou subviragem.
O segundo eixo do Tesla Semi é um eixo motor distribuído.
Em termos de aparência, uma distribuiçãoeixo elétriconormalmente tem dois conjuntos de motor e transmissão montados na parte dianteira e traseira do eixo, fazendo com que pareça semelhante a um eixo de acionamento elétrico montado-motor externo-duplo. A principal diferença é que o design distribuído elimina o diferencial mecânico. Atualmente, o segundo eixo do caminhão pesado- semielétrico Tesla adota uma configuração de eixo de tração elétrica distribuída. Esta solução depende fortemente de eletrônica automotiva avançada, sistemas de controle linear de chassi e tecnologias de direção inteligentes.
Os três eixos do Tesla Semi apresentam eixos de tração montados externamente (motor único).
No Salão de Veículos Comerciais de Hannover de 2024, a TRION examinou os dois kits de eixo EV usados no Tesla Semi. O segundo eixo é um eixo de acionamento elétrico distribuído com dois motores montados na frente e atrás e sem mecanismo de mudança. O terceiro eixo é um eixo de acionamento elétrico montado-externamente, equipado com um único motor e uma transmissão de duas-velocidades. Segundo informações oficiais, a potência de pico combinada dos três motores independentes chega a 1.000 cavalos.
A estratégia de condução funciona da seguinte forma:
Durante a aceleração rápida, todos os três motores nos dois eixos motrizes operam simultaneamente. Com peso total de 37 toneladas, o caminhão acelera de 0 a 96,5 km/h em apenas 20 segundos.
Quando o veículo atinge 60 km/h, os dois motores no segundo eixo (eixo motor elétrico distribuído) são desengatados, a embreagem entre a transmissão e o semieixo-é desconectada e o motor no terceiro eixo (eixo motor elétrico montado-externamente) lida com alta-velocidade de cruzeiro. A seleção de marcha é ajustada automaticamente com base na velocidade e nas condições da estrada.
Quando é necessária uma aceleração rápida ou subidas íngremes, os dois motores no segundo eixo são re-engatados imediatamente, permitindo que o veículo suba inclinações de 5% a velocidades de 50 a 70 km/h.
Durante a condução em descidas, os três motores ajustam os níveis de travagem regenerativa de acordo com a inclinação da estrada e a velocidade do veículo, funcionando como um sistema de travagem retardador.
Sob essa estratégia de condução de três{0}}motores, o veículo atinge um consumo de energia de aproximadamente 1,24 kWh/km ao viajar a 105 km/h com um peso total de 37 toneladas.
03 Perspectivas sobre tendências futuras de desenvolvimento
Em relação às tendências do mercado para eixos de tração elétricos integrados,{0}}montados externamente e distribuídos nos próximos cinco anos, os desenvolvimentos recentes sugerem uma direção clara. Usando eixos de tração elétricos integrados como exemplo, vários fabricantes estão fazendo a transição de projetos montados-externamente para soluções integradas. Além disso, empresas como a Bosch deixaram de lado os eixos de tração elétricos montados-externamente e estão se concentrando diretamente no desenvolvimento de produtos de eixos de tração elétricos integrados.
Esses desenvolvimentos indicam que o eixo motor elétrico integrado provavelmente se tornará a solução principal para caminhões elétricos-pesados.
Os sistemas de eixos elétricos distribuídos dependem fortemente da tecnologia de diferencial eletrônico e atualmente são adequados apenas para determinadas aplicações-de caminhões pesados-elétricos inteligentes e sofisticados. É pouco provável que se tornem mainstream a curto prazo. A TRION acredita que somente com a industrialização total e a adoção generalizada de tecnologias de condução inteligentes em caminhões pesados-elétricos é que as soluções distribuídas de eixos de tração elétrica ganharão gradualmente uma aceitação mais ampla.
