Recientemente, TRION publicó dos artículos-"¿Qué escenarios son más adecuados para que los camiones eléctricos-pesados utilicen un eje motriz eléctrico?"y"Cómo elegir un eje motriz eléctrico para camiones eléctricos-de servicio pesado"-que atrajo la atención generalizada de los propietarios de camiones y profesionales de la industria con respecto a trabajos pesados-sistema de eje electrónicosoluciones.
Desde la perspectiva de la estructura y los principios operativos, los ejes motrices eléctricos para camiones-de carga pesada se pueden dividir en tres tipos: integrados,-de montaje externo y distribuidos. ¿Cuáles son las diferencias entre estas tres configuraciones? ¿Cómo deben elegir los usuarios? ¿Y qué solución es probable que se convierta en la principal tendencia de desarrollo?
01 Ejes motrices eléctricos integrados y externos-montados
La característica más distintiva de un eje eléctrico-montado externo es su carcasa de eje integral. El conjunto de motor y transmisión se instala en la carcasa del eje a través de una interfaz de brida. En apariencia, el conjunto de motor y transmisión parece estar "colgado" del eje, por lo que se lo denomina diseño de montaje externo-. Además, la estructura del engranaje reductor principal también debe ajustarse en consecuencia, cambiando normalmente de un engranaje cónico a un engranaje helicoidal.
Eje motriz eléctrico externo: el conjunto del motor y la caja de cambios están conectados a la carcasa del eje mediante una brida.
Los engranajes helicoidales y el diferencial del engranaje reductor principal del eje motriz eléctrico montado externamente.
El mayor problema con un-montado externoeje de camión eléctricoes excentricidad. El conjunto de motor y transmisión actúa como una viga en voladizo, con su centro de gravedad desplazado del eje de la rueda. Al conducir por carreteras en mal estado o irregulares, esta configuración genera importantes fuerzas de inercia, que pueden afectar negativamente la confiabilidad del motor y la transmisión. Debido a las limitaciones de espacio de instalación en el medio del bastidor, la transmisión suele tener sólo dos engranajes y la potencia del motor es relativamente limitada.
El centro de gravedad del eje motriz eléctrico montado exteriormente está desplazado de la línea del eje.
"Cuando la potencia es insuficiente, la cantidad lo compensa." La forma más directa de aumentar la potencia de un sistema de eje electrónico es montar conjuntos externamente en la parte delantera y trasera de la carcasa del eje, utilizando dos motores y conjuntos de transmisión para impulsar conjuntamente el reductor principal. En la actualidad, la potencia máxima de un eje motriz eléctrico de montaje externo-con motor doble-puede alcanzar hasta 550 kW (aproximadamente 748 caballos de fuerza). Sus ventajas incluyen un costo relativamente bajo y una buena mantenibilidad, mientras que sus desventajas son la baja integración, el gran tamaño y un número limitado de engranajes.
Eje motriz eléctrico integrado de Bosch: motor altamente integrado, caja de cambios de varias velocidades, transmisión final y diferencial.
Para abordar los problemas de excentricidad, baja integración y gran tamaño general asociados con los ejes motrices eléctricos montados-externos, se desarrolló el eje eléctrico integrado. En este diseño, el eje está dividido en tres secciones. La sección central integra el motor, la transmisión de múltiples velocidades, el reductor principal y el diferencial en una sola unidad, lo que le permite caber dentro del espacio disponible en el medio del bastidor. Las secciones izquierda y derecha son piezas fundidas diseñadas para montar los extremos de las ruedas y los sistemas de frenado. Estas tres secciones están conectadas mediante bridas.
Las principales ventajas de un eje motriz integrado para camión son su alto nivel de integración, cEstructura compacta y disponibilidad de múltiples relaciones de transmisión. Su principal desventaja es que requiere un desarrollo completamente nuevo, lo que resulta en un coste relativamente mayor.
02 Eje motriz eléctrico distribuido y estrategia de conducción
La característica más destacable de un eje motriz eléctrico distribuido es la eliminación del diferencial mecánico. En cambio, dos motores impulsan de forma independiente las ruedas izquierda y derecha. Cuando se opera en condiciones difíciles de la carretera, el sistema de control del chasis ajusta dinámicamente la velocidad y el torque de cada rueda e incluso puede invertir la rotación de las ruedas para lograr-giro en el lugar. Durante las curvas, el sistema de control calcula con precisión la velocidad y el torque de cada rueda en función de parámetros como la velocidad del vehículo y el ángulo de dirección-comúnmente conocido como diferencial electrónico-lo que garantiza giros suaves y evita el sobreviraje o subviraje.
El segundo eje del Tesla Semi es un eje motriz distribuido.
En términos de apariencia, un distribuidoeje electricoPor lo general, tiene dos conjuntos de motor y transmisión montados en la parte delantera y trasera del eje, lo que lo hace similar a un eje motriz eléctrico de montaje externo-de doble{0}}motor{1}}. La diferencia clave es que el diseño distribuido elimina el diferencial mecánico. Actualmente, el segundo eje del camión pesado-eléctrico semieléctrico Tesla adopta una configuración de eje motriz eléctrico distribuido. Esta solución se basa en gran medida en electrónica automotriz avanzada, sistemas de control de chasis lineales y tecnologías de conducción inteligente.
Los tres ejes del Tesla Semi cuentan con ejes motrices montados externamente (motor único).
En el Salón de Vehículos Comerciales de Hannover 2024, TRION examinó los dos kits de ejes eléctricos utilizados en el Tesla Semi. El segundo eje es un eje motriz eléctrico distribuido con dos motores montados en la parte delantera y trasera y sin mecanismo de cambio. El tercer eje es un eje motriz eléctrico-montado externo y equipado con un solo motor y una transmisión de dos-velocidades. Según información oficial, la potencia máxima combinada de los tres motores independientes alcanza los 1.000 caballos.
La estrategia de conducción funciona de la siguiente manera:
Durante una aceleración rápida, los tres motores de los dos ejes motrices funcionan simultáneamente. Con un peso total del vehículo de 37 toneladas, el camión acelera de 0 a 96,5 km/h en sólo 20 segundos.
Una vez que el vehículo alcanza los 60 km/h, los dos motores del segundo eje (eje motriz eléctrico distribuido) se desconectan, el embrague entre la transmisión y el medio-eje se desconecta y el motor del tercer eje (eje motriz eléctrico-montado externo) maneja una velocidad de crucero alta-. La selección de marcha se ajusta automáticamente según la velocidad y las condiciones de la carretera.
Cuando se requiere una aceleración rápida o subir una colina pronunciada, los dos motores del segundo eje se vuelven a acoplar inmediatamente, lo que permite al vehículo subir pendientes del 5 % a velocidades de 50 a 70 km/h.
Durante la conducción cuesta abajo, los tres motores ajustan los niveles de frenado regenerativo según la pendiente de la carretera y la velocidad del vehículo, funcionando como un sistema de frenado retardador.
Con esta estrategia de conducción de tres-motores, el vehículo alcanza un consumo de energía de aproximadamente 1,24 kWh/km cuando circula a 105 km/h con un peso total de 37 toneladas.
03 Perspectivas sobre las tendencias futuras del desarrollo
En cuanto a las tendencias del mercado de ejes motrices eléctricos integrados,-montados externamente y distribuidos durante los próximos cinco años, los acontecimientos recientes sugieren una dirección clara. Utilizando como ejemplo los ejes motrices eléctricos integrados, varios fabricantes están pasando de diseños montados-externos a soluciones integradas. Además, empresas como Bosch han omitido por completo los ejes motrices eléctricos montados-externos y se están centrando directamente en el desarrollo de productos de ejes motrices eléctricos integrados.
Estos avances indican que es probable que el eje motriz eléctrico integrado se convierta en la solución principal para los camiones eléctricos-de servicio pesado.
Los sistemas de ejes eléctricos distribuidos dependen en gran medida de la tecnología de diferencial electrónico y actualmente solo son adecuados para ciertas aplicaciones de camiones pesados- eléctricos inteligentes y de alta-extremidad. Es poco probable que se conviertan en algo común en el corto plazo. TRION cree que sólo con la industrialización total y la adopción generalizada de tecnologías de conducción inteligente en camiones eléctricos-de servicio pesado las soluciones de ejes motrices eléctricos distribuidos ganarán gradualmente una aceptación más amplia.
