Avec le développement rapide de la technologie des véhicules commerciaux, l'essieu d'entraînement électrique, un composant essentiel des véhicules commerciaux à énergie nouvelle, mène une profonde transformation industrielle. Par rapport aux systèmes d'entraînement à carburant traditionnels, l'essieu d'entraînement électrique est devenu une technologie clé pour la transformation de l'électrification des véhicules commerciaux avec ses avantages de haut rendement, de protection de l'environnement et de faible entretien.

1. Tendance de développement de l'essieu d'entraînement électrique

Tendance de l'intégration technologique

Les essieux d'entraînement électriques modernes se déplacent vers une direction hautement intégrée de "trois en un" ou même "tout en un", intégrant plusieurs composants tels que moteurs, réducteurs, différentiels, onduleurs, etc. dans une unité compacte. Cette conception intégrée réduit non seulement le poids du système et améliore l'efficacité du transfert d'énergie, mais économise également beaucoup d'espace sur le châssis, offrant plus de possibilités pour la conception de véhicules utilitaires.

Développement de puissance élevée et de couple élevé

Au fur et à mesure que les véhicules électriques commerciaux se développent vers les véhicules lourds, les exigences en puissance et en couple des essieux d'entraînement électriques continuent d'augmenter.

Mise à niveau de contrôle intelligent

Les essieux d'entraînement électriques modernes sont généralement équipés de systèmes de commande intelligents, qui peuvent réaliser des fonctions telles que la distribution de vecteurs de couple, le contrôle antidérapant et l'optimisation de la récupération d'énergie.

Amélioration de la durabilité et de la fiabilité

En optimisant la conception de dissipation de chaleur, en améliorant les systèmes de roulements et en utilisant des matériaux à haute résistance, la durée de vie de conception de la nouvelle génération d'essieux d'entraînement électriques atteint généralement plus de 1 million de kilomètres.

Normalisation et conception modulaire

L'industrie promeut la normalisation des essieux d'entraînement électriques et, grâce à une conception modulaire, une adaptation rapide des différents niveaux de puissance peut être réalisée, réduisant les coûts de R&D, améliorant les effets d'échelle de production et jetant les bases d'applications commerciales à grande échelle.

2. Pièces de base d'essieux d'entraînement électriques

Moteur d'entraînement

En tant que cœur des essieux d'entraînement électriques, les moteurs d'entraînement des véhicules commerciaux utilisent généralement des moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM) ou des moteurs à induction asynchrones (IM). La conception du moteur doit tenir compte spécialement de la dissipation de chaleur, et les deux méthodes de refroidissement courantes sont le refroidissement à l'eau et le refroidissement à l'huile.

Réducteur et différentiel

L'essieu d'entraînement électrique adopte une conception de réduction à plusieurs étapes pour convertir la vitesse élevée du moteur en couple requis par la roue. Contrairement aux différentiels traditionnels, certains essieux électriques utilisent des solutions électroniques de différentiel pour obtenir une distribution de couple plus précise en contrôlant indépendamment les moteurs des deux côtés. Les matériaux d'engrenage sont principalement en acier allié haute résistance et des procédés spéciaux de traitement thermique sont utilisés pour améliorer la durabilité.

Inverteur et système de commande

L'inverseur convertit l'alimentation continue de la batterie en alimentation alterne triphasée requise par le moteur, et les performances de son module d'alimentation IGBT affectent directement l'efficacité du système. Les onduleurs électriques modernes sont intégrés près ou à l'intérieur du corps du pont pour raccourcir la ligne haute tension et réduire la perte d'énergie. Le système de commande est responsable du contrôle du moteur, de la récupération d'énergie, du diagnostic de défaut et d'autres fonctions.

Système de récupération d'énergie de freinage

Le système de freinage régénératif intégré dans l’essieu d’entraînement électrique permet de convertir l’énergie de freinage en énergie électrique et de la recharger à la batterie, ce qui peut augmenter la portée de 15 à 25 % en conditions urbaines. Le système doit coordonner avec précision la coopération entre le freinage mécanique et le freinage électrique pour assurer l'efficacité et le confort du freinage.

Système de gestion thermique

Les essieux d'entraînement électriques de haute puissance nécessitent un système de gestion thermique efficace pour maintenir une température de fonctionnement appropriée.

Système de roulement et d'étanchéité

Les roulements électriques d'essieu d'entraînement doivent supporter un couple élevé et des charges complexes, et utilisent principalement des roulements à rouleaux coniques ou des roulements à billes à rainure profonde spécialement conçus. Le système d'étanchéité empêche les fuites de lubrifiant et les contaminants extérieurs d'entrer, ce qui est crucial pour la fiabilité à long terme de l'essieu d'entraînement électrique.

3. La valeur que les essieux électriques apportent aux véhicules commerciaux

Améliorer considérablement l'efficacité énergétique

L'efficacité de conversion d'énergie des essieux électriques peut atteindre plus de 85%, ce qui est beaucoup plus élevé que les 40% des véhicules diesel traditionnels. En éliminant les liaisons intermédiaires telles que les arbres d'entraînement et les embrayages, les pertes d'énergie mécanique sont réduites. On estime qu'après que les camions électriques adoptent des essieux électriques, le coût de consommation d'énergie par 100 kilomètres peut être réduit de plus de 60% par rapport aux véhicules diesel.

Réduire le coût de tout le cycle de vie

Bien que le coût initial d'achat de l'essieu d'entraînement électrique soit élevé, ses besoins d'entretien sont extrêmement faibles, éliminant le besoin d'articles de remplacement réguliers tels que l'huile et les filtres. Le moteur a une structure simple et peu de points de défaillance, ce qui peut réduire considérablement les coûts d'entretien et les temps d'arrêt. À long terme, le coût total de propriété (TCO) de tout le cycle de vie présente des avantages évidents.

Améliorer les performances de conduite et de manutention

L'essieu d'entraînement électrique peut atteindre un couple maximum instantané et améliorer considérablement les performances d'accélération du véhicule. La conception du centre de gravité bas améliore la stabilité du véhicule, tandis que le contrôle précis du couple améliore la capacité de passage dans des conditions routières difficiles. Le moteur fonctionne en silence, améliorant considérablement l'environnement de travail du conducteur.

Soutenir le développement de l’intelligence et du réseautage

En tant que composant principal des véhicules commerciaux électriques, l'essieu d'entraînement électrique peut parfaitement coopérer avec le système avancé d'assistance au conducteur ADAS pour réaliser un contrôle précis du couple. Son interface de données riche fournit également une base pour des fonctions de réseautage intelligentes telles que la surveillance à distance et la maintenance prédictive.

Aider à la transformation verte et à faible émission de carbone

L'entraînement électrique pur permet d'obtenir zéro émissions de gaz de queue, et les piles à combustible à hydrogène avec des essieux d'entraînement électriques n'émettent que de l'eau. Au fur et à mesure que la proportion de la production d'énergie renouvelable augmentera, l'empreinte carbone des véhicules commerciaux électriques à essieu moteur sera encore réduite, ce qui est une voie technique clé pour l'industrie des transports pour atteindre l'objectif du "double carbone".

Créer un nouveau modèle d'entreprise

Les caractéristiques de fonctionnement et d'entretien faibles de l'essieu d'entraînement électrique supportent un temps de fonctionnement plus long, et le mode de remplacement de la batterie peut répondre aux besoins commerciaux à haute fréquence. Ses données précises sur la consommation d’énergie donnent également une nouvelle dimension aux entreprises logistiques pour optimiser la gestion des transports et contribuer au développement d’une logistique intelligente.

4. Défis et perspectives

Bien que la technologie de l'essieu d'entraînement électrique se soit développée rapidement, elle doit encore faire face à certains défis: problèmes de gestion thermique sous charge élevée, adaptabilité à des environnements extrêmes et coûts d'investissement initiaux élevés. À l'avenir, avec l'application de dispositifs électriques en carbure de silicium, le développement de nouvelles technologies de refroidissement et la promotion de la production à grande échelle, ces défis seront progressivement surmontés.

On s’attend à ce que d’ici 2030, les essieux électriques deviennent la configuration dominante des véhicules utilitaires moyens et légers, et occuperont également une part de marché importante dans le domaine des véhicules utilitaires lourds. L'intégration approfondie avec la conduite autonome et les technologies de réseautage des véhicules améliorera encore l'efficacité opérationnelle et les performances de sécurité des véhicules commerciaux à essieu électrique.

L'essieu d'entraînement électrique pour les véhicules commerciaux est non seulement un remplacement électrique du système d'entraînement traditionnel, mais aussi une mise à niveau technologique complète. Il redéfinit le mode de conduite des véhicules utilitaires avec une efficacité plus élevée, des émissions plus faibles et un contrôle plus intelligent. Grâce au progrès technologique et à l’amélioration de l’infrastructure, l’essieu électrique conduira l’ensemble de l’industrie des véhicules utilitaires vers un avenir plus efficace, plus propre et plus intelligent, fournissant une force motrice forte pour le développement durable des transports mondiaux.