Design dell'asse motore elettrico per veicoli commerciali New Energy:
Confronto tra soluzioni-a motore singolo e soluzioni-a doppio motore
Analisi della progettazione dell'assale motore elettrico
1.1 Panoramica
Nel campo dei veicoli commerciali a nuova energia, centralizzatiassi motori elettricisono gradualmente diventati la corrente principale del settore grazie al loro elevato livello di integrazione, design leggero ed elevata efficienza. Tuttavia, la progettazione di un asse motore elettrico deve considerare in modo esaustivo diverse condizioni operative, tra cui l'avviamento a bassa-velocità-, l'alta-velocità di crociera e le prestazioni in salita.
Questo articolo mira a esplorare in profondità i percorsi tecnici della progettazione dell'asse motore elettrico, utilizzando la configurazione del riduttore, soluzioni a-motore singolo e soluzioni a-motore doppio come punti di accesso chiave per l'analisi sistematica.
1.2 Considerazioni fondamentali sulla progettazione del riduttore
Nella progettazione degli assali motore elettrici per veicoli commerciali a nuova energia, il riduttore gioca un ruolo fondamentale ed è spesso considerato il "fulcro di trasmissione" dell'intero sistema. Il suo design non influisce solo sull'efficienza della trasmissione di potenza, ma influenza anche direttamente il consumo energetico complessivo del veicolo.
Tre aspetti fondamentali definiscono la progettazione del riduttore. In primo luogo, la scelta del numero di stadi di riduzione è cruciale e deve essere adattata in modo flessibile in base alle condizioni operative specifiche del veicolo. I riduttori a due-stadi sono diventati la scelta ideale per le applicazioni convenzionali-come i veicoli logistici urbani-grazie alla loro elevata efficienza di trasmissione del 95%–96%, alla struttura semplice e al breve percorso di trasferimento dell'energia. Rispetto alle trasmissioni planetarie, le strutture di riduzione a due{8}}stadi generalmente dimostrano una maggiore efficienza nelle applicazioni con assale motore elettrico.
I riduttori multi-stadio, come quelli a tre-stadi o a quattro-stadi, in genere mostrano un'efficienza di trasmissione leggermente inferiore, compresa tra il 92% e il 95%, e presentano strutture più complesse. Tuttavia, possono fornire rapporti di riduzione più elevati per soddisfare i requisiti di applicazioni specializzate. Inoltre, se combinato con design di riduttori multi-velocità, il campo operativo ad alta-efficienza del motore può essere ulteriormente ampliato. Ad esempio, durante la salita a bassa-velocità, un rapporto di riduzione maggiore aumenta la coppia erogata, mentre durante la-velocità di crociera elevata, è possibile selezionare un rapporto più piccolo per ridurre il consumo di energia.
1.3 Analisi delle soluzioni-motore singolo
I design a motore singolo-, caratterizzati da semplicità strutturale ed efficienza in termini di costi, sono ampiamente adottati nelle applicazioni per veicoli commerciali leggeri. Questa soluzione è adatta principalmente per scenari operativi come la logistica urbana e la distribuzione a breve-distanza, dove i requisiti di potenza di picco generalmente non superano i 150 kW.
I sistemi a-motore singolo in genere soddisfano i requisiti di velocità del veicolo compresi tra 0 e 80 km/h. Ad esempio, il sistema di azionamento elettrico BYD T3, dotato di un motore da 100 kW, raggiunge un’autonomia di guida NEDC di circa 300 km.
Per quanto riguarda la selezione del rapporto di velocità del riduttore, i rapporti di riduzione a stadio singolo-di solito rientrano nell'intervallo compreso tra 8 e 12. L'asse motore elettrico leggero-di TR, ad esempio, bilancia con successo la capacità di salita (oltre il 20%) e l'efficienza ad alta-velocità, raggiungendo un'efficienza del sistema superiore al 92%. Se combinate con riduttori a più-velocità, le soluzioni a-motore singolo possono fornire una coppia elevata a basse velocità per le salite e l'avviamento-con carichi pesanti-mantenendo un'elevata efficienza a velocità di crociera. Questo approccio amplia la gamma operativa dell'asse motore elettrico e ottimizza le prestazioni sia in condizioni di bassa- che di alta-velocità.
Tuttavia, permangono delle sfide, tra cui l’interruzione temporanea dell’alimentazione durante il cambio marcia e la complessità del coordinamento dei meccanismi di cambio con il controllo differenziale.
1.4 Caratteristiche delle soluzioni-doppio motore
I design a doppio-motore consentono una potenza in uscita superiore in diverse condizioni operative attraverso strategie di ripartizione della potenza o di torque vectoring. Tuttavia, introducono anche sfide legate alla complessità del sistema e alla gestione dei costi.
In condizioni operative a bassa-velocità, è possibile utilizzare un singolo motore con un rapporto di riduzione elevato per ridurre il consumo energetico. In condizioni di carico elevato, i motori doppi funzionano in parallelo per fornire un'elevata potenza in uscita, migliorando significativamente le prestazioni di accelerazione e gestione del carico.
Gli encoder ad alta-precisione con una risoluzione angolare di ±0,1 gradi, combinati con algoritmi di controllo coordinati, garantiscono una distribuzione equilibrata della coppia tra i due motori e prevengono efficacemente l'usura irregolare dei pneumatici. Inoltre, il sistema di lubrificazione adotta un design a doppio-circuito per fornire una dissipazione del calore indipendente per ciascun set di ingranaggi, garantendo stabilità-a lungo termine e affidabilità del sistema dell'asse motore elettrico.
Riepilogo
La scelta tecnica degli assali a trazione elettrica centralizzata varia a seconda degli scenari applicativi. Le soluzioni a motore singolo-, con la loro struttura compatta e i vantaggi economici, sono ideali per i veicoli commerciali-leggeri. Le soluzioni a doppio-motore offrono densità di potenza e prestazioni più elevate, rendendole ideali per applicazioni-con carico pesante o ad alte-prestazioni.
Guardando al futuro, la continua innovazione tecnologica migliorerà ulteriormente l’efficienza, l’affidabilità e l’adattabilitàassi motori elettrici, accelerando il progresso dei veicoli commerciali alimentati da nuove energie verso livelli più elevati di elettrificazione.
