Thiết kế trục truyền động điện cho xe thương mại năng lượng mới:
So sánh giữa các giải pháp động cơ-đơn và động cơ-kép
Phân tích thiết kế trục truyền động điện
1.1 Tổng quan
Trong lĩnh vực xe thương mại năng lượng mới, tập trungtrục truyền động điệnđã dần trở thành xu hướng chủ đạo của ngành do mức độ tích hợp cao, thiết kế gọn nhẹ và hiệu quả cao. Tuy nhiên, thiết kế trục dẫn động điện phải xem xét toàn diện các điều kiện vận hành đa dạng, bao gồm cả-khởi động ở tốc độ-thấp, di chuyển ở tốc độ-cao và hiệu suất leo dốc.
Bài viết này nhằm mục đích khám phá chuyên sâu các lộ trình kỹ thuật của thiết kế trục truyền động điện, sử dụng cấu hình hộp giảm tốc, giải pháp-động cơ đơn và giải pháp động cơ-kép làm điểm khởi đầu chính cho phân tích hệ thống.
1.2 Những cân nhắc cốt lõi trong thiết kế bộ giảm tốc
Trong thiết kế trục truyền động điện cho xe thương mại năng lượng mới, bộ giảm tốc đóng một vai trò quan trọng và thường được coi là "trung tâm truyền động" của toàn bộ hệ thống. Thiết kế của nó không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất truyền lực mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của xe.
Ba khía cạnh cốt lõi xác định thiết kế bộ giảm tốc. Đầu tiên, việc lựa chọn số tầng giảm tốc là rất quan trọng và phải được điều chỉnh linh hoạt theo điều kiện vận hành xe cụ thể. Hai-bộ giảm tốc đã trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng thông thường-chẳng hạn như phương tiện hậu cần đô thị-do hiệu suất truyền động cao từ 95%–96%, cấu trúc đơn giản và đường truyền năng lượng ngắn. So với hệ truyền động mang hành tinh, cấu trúc giảm hai giai đoạn thường thể hiện hiệu quả cao hơn trong các ứng dụng trục truyền động điện.
Bộ giảm tốc nhiều{0}}giai đoạn, chẳng hạn như thiết kế ba{1}}giai đoạn hoặc bốn{2}}giai đoạn, thường có hiệu suất truyền thấp hơn một chút, dao động từ 92% đến 95% và có cấu trúc phức tạp hơn. Tuy nhiên, chúng có thể cung cấp tỷ lệ giảm cao hơn để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng chuyên biệt. Ngoài ra, khi kết hợp với thiết kế bộ giảm tốc nhiều-tốc độ, phạm vi hoạt động-hiệu suất cao của động cơ có thể được mở rộng hơn nữa. Ví dụ: khi leo dốc ở tốc độ thấp, tỷ lệ giảm tốc lớn hơn sẽ làm tăng công suất mô-men xoắn, trong khi khi di chuyển ở tốc độ cao, bạn có thể chọn tỷ lệ nhỏ hơn để giảm mức tiêu thụ năng lượng.
1.3 Phân tích các giải pháp-động cơ đơn
Các thiết kế-động cơ đơn, có đặc điểm là cấu trúc đơn giản và hiệu quả về mặt chi phí, được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng xe thương mại hạng nhẹ. Giải pháp này chủ yếu phù hợp với các tình huống vận hành như hậu cần đô thị và phân phối khoảng cách-ngắn, trong đó yêu cầu công suất cao nhất thường không vượt quá 150 kW.
Hệ thống-động cơ đơn thường đáp ứng yêu cầu về tốc độ của xe trong khoảng 0–80 km/h. Ví dụ, hệ thống truyền động điện BYD T3, được trang bị động cơ 100 kW, đạt được phạm vi lái xe NEDC khoảng 300 km.
Về lựa chọn tỷ lệ tốc độ của bộ giảm tốc, tỷ lệ giảm tốc độ một-giai đoạn thường nằm trong khoảng 8–12. Ví dụ: trục truyền động điện-nhẹ của TR đã cân bằng thành công khả năng leo dốc (trên 20%) và hiệu suất tốc độ-cao, đạt hiệu suất hệ thống trên 92%. Khi kết hợp với các-bộ giảm tốc nhiều tốc độ, các giải pháp-động cơ đơn có thể cung cấp mô-men xoắn cao ở tốc độ thấp để leo dốc và khởi động{10}có tải nặng-trong khi vẫn duy trì hiệu suất cao ở tốc độ di chuyển. Cách tiếp cận này mở rộng phạm vi hoạt động của trục truyền động điện và tối ưu hóa hiệu suất trong cả điều kiện tốc độ- thấp và{14}}cao.
Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức, bao gồm sự gián đoạn nguồn điện tạm thời trong quá trình chuyển số và sự phức tạp của việc phối hợp các cơ cấu chuyển số với điều khiển vi sai.
1.4 Đặc điểm của giải pháp-động cơ kép
Thiết kế-động cơ kép cho phép tạo ra công suất vượt trội trong các điều kiện vận hành đa dạng thông qua chiến lược phân chia công suất hoặc vectơ mô-men xoắn. Tuy nhiên, chúng cũng đưa ra những thách thức liên quan đến độ phức tạp của hệ thống và quản lý chi phí.
Trong-điều kiện vận hành tốc độ thấp, có thể sử dụng một động cơ duy nhất có tỷ số giảm tốc cao để giảm mức tiêu thụ năng lượng. Trong điều kiện tải-cao, động cơ kép hoạt động song song để mang lại công suất cao, cải thiện đáng kể khả năng tăng tốc và hiệu suất xử lý tải-.
Bộ mã hóa-có độ chính xác cao với độ phân giải góc ±0,1 độ, kết hợp với các thuật toán điều khiển phối hợp, đảm bảo phân bổ mô-men xoắn cân bằng giữa hai động cơ và ngăn chặn lốp mòn không đều một cách hiệu quả. Ngoài ra, hệ thống bôi trơn áp dụng thiết kế mạch-kép để cung cấp khả năng tản nhiệt độc lập cho từng bộ bánh răng, đảm bảo độ ổn định và độ tin cậy-lâu dài của hệ thống trục truyền động điện.
Bản tóm tắt
Việc lựa chọn kỹ thuật của trục truyền động điện tập trung khác nhau tùy thuộc vào tình huống ứng dụng. Giải pháp động cơ đơn, với cấu trúc nhỏ gọn và lợi thế kinh tế, rất phù hợp cho xe thương mại hạng nhẹ. Giải pháp-động cơ kép cung cấp mật độ năng lượng và hiệu suất cao hơn, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng-tải nặng hoặc hiệu suất{6}}cao.
Nhìn về phía trước, sự đổi mới công nghệ liên tục sẽ nâng cao hơn nữa hiệu quả, độ tin cậy và khả năng thích ứng củatrục truyền động điện, đẩy nhanh sự phát triển của các phương tiện thương mại sử dụng năng lượng mới hướng tới mức độ điện khí hóa cao hơn.
