大型トラック用の電気駆動車軸システムの概要

輸送部門が脱炭素化への記念碑的なシフトを受けるにつれて、頑丈なトラックは、厳しい排出目標を達成し、運用コストを削減するために、電化戦略をますます採用しています。この変換に動力を供給する重要な革新の1つは、電気車軸駆動システムです。ドライブトレインコンポーネントだけでなく、電動車軸、またはトラックプラットフォーム用の電気車軸は、次世代の電気大型車両の基礎として浮上しました。

このブログは、商業トラック輸送の将来を形作る上での電気駆動車軸システムの役割を包括的に検討しています。歴史的な進化から、従来のセットアップに対する機械的な複雑さや利点まで、なぜ大型市場で電気車軸が急速に牽引力を獲得しているのかを探ります。

頑丈なトラックのための電気駆動車軸の進化

の物語トラック用の電気車軸アプリケーションは、イノベーション、規制圧力、市場のダイナミクスの変化に根ざしたものです。もともと、電気駆動技術は、乗客EVのような軽量車両に限定されていました。しかし、バッテリーのエネルギー密度が向上し、持続可能なロジスティクスへの関心が急増するにつれて、メーカーはより重いプラットフォーム向けのエンジニアリングソリューションを開始しました。

従来の内燃機関（ICE）パワートレインには、エンジン、トランスミッション、ドライブシャフト、ディファレンシャルという複雑な一連のコンポーネントが含まれます。このマルチステップエネルギー変換プロセスは、多くの場合、大幅なエネルギー損失をもたらします。電気ドライブトレインが進歩するにつれて、エンジニアは、電動モーターを車軸に近づけるか、直接電気モーターに配置すると、これらの中間コンポーネントの多くが必要になることを認識しました。

その結果、電気車軸駆動システム、電動モーター、ギアボックス、時にはインバーターを統合する自己完結型モジュールが誕生しました。電力供給に対するこのモジュール式アプローチは、メーカーが電気トラックアーキテクチャにアプローチした方法を変えました。

電気車軸駆動システムとは何ですか？

電気車軸駆動システム（電子アクスルとも呼ばれます）は、電動モーターが車軸またはその近くに直接取り付けられるコンパクトで統合されたドライブトレインソリューションです。これらのモーターは、多くの場合、減速ギアボックスと、場合によってはパワーエレクトロニクスコントローラーとペアになっています。このシステムは、従来のトランスミッションまたはディファレンシャルの必要性をバイパスして、ホイールを直接駆動します。

2つの主要な構成があります。

• シングルモーターE軸：単一の電気モーターは、機械的な微分を介して車軸上の両方の車輪を駆動します。
• デュアルモーターEアクスル：各ホイールは独立して独自のモーターを搭載しており、トルクベクトル化とより良い制御を提供します。

大型トラックの場合、これらのシステムは堅牢性とトルク出力を念頭に置いて設計されています。軽量の電子軸は、軽量の電子軸と比較して、より強力なモーター、強化されたハウジング、および熱管理システムを使用して、高負荷条件下で長時間の動作に耐えることに耐えます。

重要な利点

• 効率：従来のドライブトレインよりも機械的損失が少ない。
• 減量：トランスミッションやドライブシャフトなどの複数の重成分を排除します。
• シンプルさ：メンテナンスと組み立てが容易につながる部品が少なくなります。
• スケーラビリティ：モジュラー設計により、さまざまな車両のクラスと構成にわたる適応が可能になります。

電気駆動車軸がバッテリー電気トラックに適している理由

バッテリー電気の大型トラックには、貯蔵されたエネルギーのすべてのワットを最適化するコンポーネントが必要です。電動車軸駆動システムは、従来のパワートレインとハイブリッドパワートレインよりもいくつかの重要な利点を提供することにより、この方程式に完全に適合します。

A.エネルギー効率

従来のディーゼルトラックには、摩擦損失と変換損失を引き起こす複数のコンポーネントがあります。対照的に、電気車軸はバッテリーからホイールにエネルギーをより直接送信します。これは範囲を改善するだけでなく、再生ブレーキをサポートし、トラックが運動エネルギーを取り戻して再利用できるようにします。

B.スペースの最適化

車軸へのモーターとドライブトレインの統合により、シャーシのスペースが解放されます。これにより、より大きなバッテリーパックまたは貨物コンパートメントが可能になります。これは、物流および貨物産業の重要な利点です。

C.メンテナンスコストの削減

電子軸は氷のシステムと比較して可動部品が少ないため、機械的な摩耗が少なくなります。艦隊オペレーターは、メンテナンスコストの削減、ダウンタイムの短縮、信頼性の向上から恩恵を受けます。

D.強化された運転ダイナミクス

即時のトルクとトルクベクトルの可能性により、e軸は、特にオフロードまたは滑りやすい状態で、牽引力の向上を提供します。これは、建設車両、拒否トラック、およびその他の専門的な頑丈なアプリケーションにとって貴重な利点です。

重いトラック用のさまざまな電動パワートレインシステムの分析

トラックの設計用の電気車軸は大きな勢いを獲得していますが、電動パワートレインの景観のいくつかのオプションの1つにすぎません。これは、頑丈なトラック用の最も顕著な電気ドライブトレイン構成の比較概要です。

A.ドライブシャフト付き中央モーター

構成：1つ以上のセントラルモーターは、トランスミッションとドライブシャフトを介してホイールを駆動します。

長所：既存のプラットフォームへの改造が簡単です。

短所：複数の機械的成分による非効率。限られた包装の柔軟性。

B.ハブモータードライブ

構成：モーターは各ホイールハブに組み込まれています。

長所：優れたトルクベクター。コンパクト。

短所：不整合の重量と耐久性の懸念による大型トラックには適していません。

C.電動車軸ドライブシステム

構成：車軸またはその近くに取り付けられたモーター。

長所：パフォーマンス、耐久性、パッケージングのバランスの取れたトレードオフ。

短所：新しい車両アーキテクチャが必要です。必ずしもレトロフィットに理想的ではありません。

効率、パフォーマンス、およびスケーラビリティの観点から、電気車軸駆動システムは、頑丈なアプリケーションに最適なバランスを築きます。

電気車軸駆動システムの主要なコンポーネント

これらのシステムがどのように機能するかを理解するために、典型的な電気車軸ドライブシステムの主要なコンポーネントを分解しましょう。

1。電気モーター

これらはシステムの中核です。設計に応じて、単一またはデュアルモーターのセットアップが使用されます。永久磁石同期モーター（PMSM）は、高効率とトルク密度のために一般的です。

2。ギアボックス /減速装置

電気モーターは高RPMで効率的に動作するため、この速度をホイールの使用可能なトルクに変換するには、減速ギアボックスが必要です。

3。インバーター /パワーエレクトロニクス

このユニットは、モーターのバッテリーからのDC電気をACに変換します。一部のシステムは、コンパクトさと熱管理のために、インバーターを車軸ハウジングに直接統合します。

4。冷却システム

高出力レベルと連続動作を考えると、電子軸は最適な動作温度を維持するために液体冷却を必要とします。

5。微分（オプション）

単一のモーター構成では、機械的微分が使用され、ホイール間でパワーを分割します。デュアルモーターシステムでは、ソフトウェアベースのトルクベクトルがこの機能に取って代わります。

6。住宅および取り付けシステム

電子アクスルアセンブリ全体は、重い負荷を負担するために構造的に健全でなければなりません。強化されたハウジングと戦略的に設計されたマウントは、耐久性とNVH（騒音、振動、および過酷さ）管理に不可欠です。

電気車軸の技術の進歩

トラックプラットフォーム用の最新の電気車軸は、早期発生モデルよりもはるかに高度です。材料、電子機器、ソフトウェアの革新は、効率、耐久性、および制御の改善を引き続き促進しています。

A.高電圧アーキテクチャ

現在のほとんどのシステムは400Vまたは800Vで動作し、より速い充電とより良い効率を可能にします。高電圧コンポーネントは、電流の引き分けを減らし、これにより熱の発生とケーブルサイズを最小限に抑えます。

B.統合されたパワーエレクトロニクス

多くの新しいデザインは、インバーターを統合し、さらにはユニットを車軸自体に制御します。これにより、複雑さ、配線、寄生のエネルギー損失が減少します。

C.高度な制御アルゴリズム

洗練されたソフトウェアにより、次のような機能が可能になりました。

• 適応トルク分布
• 予測熱管理
• 障害検出と冗長性処理

D.軽量材料の使用

ペイロード容量と効率を最大化するために、メーカーは電子軸ハウジング用のアルミニウム合金、複合材、および高強度鋼を探索しています。

E.再生ブレーキ統合

最新のシステムにより、再生ブレーキをシームレスに統合し、全体的なエネルギー効率を改善し、従来のブレーキシステムの摩耗を減らすことができます。

結論

電気車軸駆動システムは、頑丈な車両の動力に関する考え方のパラダイムシフトを表しています。バッテリー技術が進化し続け、排出規制がより厳しくなるにつれて、トラック用の電動車軸は単なる実行可能な代替手段ではなく、多くの場合優れた代替手段であることが証明されています。

効率の向上とメンテナンスの削減からモジュラー設計、パフォーマンスの向上まで、電気車軸は現代の物流と重い輸送の要求を満たすのに適しています。艦隊オペレーター、OEM、エンジニアは、持続可能で強力で費用対効果の高いトラック輸送の将来の理想的な基盤を提供するため、この技術に投資しています。

結論として、バッテリー電気の大型トラックの採用または製造を計画している場合、電気車軸ドライブシステムはもはやオプションの革新ではなく、業界標準になりつつあります。

FAQ

1.電気車軸と従来の車軸の違いは何ですか？

電気車軸には、統合された電動モーターと多くの場合、ホイールの直接駆動を可能にするギアボックスが含まれますが、従来の車軸は、トランスミッションとドライブシャフトを介してエンジンから送信される電力に依存しています。

2。電動車軸駆動システムは長距離トラック輸送に適していますか？

はい、大容量のバッテリーと効率的なドライブトレイン設計により、電気車軸は特に充電インフラストラクチャが改善し続けているため、長距離アプリケーションをサポートできます。

3.電気車軸は既存のトラックモデルに改造できますか？

可能ですが、レトロフィットは複雑です。電気車軸は、電化のためにゼロから設計されたプラットフォームで最適です。

4。電気車軸システムはより高価ですか？

前払いのコストは高くなる可能性がありますが、車両の寿命にわたって燃料とメンテナンスコストの低下によって相殺されます。

5.トラック用の電気車軸の開発を主導している企業は何ですか？

Dana、Meritor（現在はカミンズの一部）、ZF、Allisonの伝送などの企業は、商用車用の電気車軸技術を開発する上で重要なプレーヤーです。

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