محور كهربائي مركزي بقدرة 66/123 كيلوواط لمركبات النقل اللوجستية الكهربائية التي تتراوح حمولتها بين 4.5 و6 أطنان / حافلات بطول 6 أمتار

الميزة الأولى: ميزة التكلفة

استخدام 300,000 كيلومتر من الزيت طويل الأمد، واستخدام محامل لا تحتاج إلى صيانة في نهاية العجلة، وانخفاض تكاليف الصيانة؛

يتميز هذا الجهاز بكفاءة عالية، واستهلاك منخفض للطاقة، وتكاليف تشغيل أقل؛

يمكن أن يصل العمر الافتراضي للنظام B10 إلى مليون كيلومتر، مما يجعله أكثر راحة في الاستخدام؛

الميزة الثانية: مستوى عالٍ من التكامل

لا يوجد عمود نقل الحركة، ولا قاعدة تثبيت لنظام الطاقة؛

يتم دمج المحرك وعلبة التروس وتركيبها على محور القيادة؛

مساحة واسعة لترتيب البطاريات؛

الميزة الثالثة: كفاءة عالية وتوفير الطاقة

تحل التروس الحلزونية محل التروس المخروطية الحلزونية، ويمكن أن تصل الكفاءة الميكانيكية إلى 98٪؛

باستخدام محرك عالي الكفاءة مبرد بالزيت ونظام تزييت نشط، يمكن أن تصل كفاءة النظام إلى 93٪؛

تم تخفيض الوزن بشكل كبير، حيث تم تخفيض الوزن بأكثر من 400 كجم مقارنة بنظام القيادة الكهربائية المركزية النقية (هيكل المحور المزدوج)؛

يُستخدم في نانلونغ، وإكس سي إم جي، وهايبرت، وما إلى ذلك.

في نظام نقل الحركة للسيارات الكهربائية، يُعدّ محور القيادة الكهربائية المكوّن الأساسي الذي يربط المحرك بالعجلات في المرحلة الأخيرة من الرحلة. وبفضل تكامله مع مكونات أخرى كالمحرك، والمُخفّض، والترس التفاضلي، ونصف المحور، فإنه يؤثر بشكل مباشر على مدى السيارة، واستجابة الطاقة، وسلاسة القيادة. تشرح هذه المقالة مبدأ عمله بالتفصيل، مُبيّنةً كيف يُحقق نقلًا فعالًا للطاقة من الكهرباء إلى الميكانيكا.

(مخطط هيكلي لمحور القيادة الكهربائية)

أولاً: المكونات الأساسية لمحور القيادة الكهربائي: "مركز طاقة" متكامل

يتكون محور القيادة الكهربائية من أربع وحدات رئيسية: محرك القيادة، والمخفض (أو ناقل الحركة)، والترس التفاضلي، ونصف العمود، مع اعتماد بعض الطرازات على تكامل "ثلاثة في واحد" أو "متعدد في واحد" (على سبيل المثال، المحرك + المخفض + وحدة التحكم) لمزيد من التبسيط.

محرك القيادة: تستخدم معظمها محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم (PMSMs) لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، مما ينتج طاقة عالية السرعة (10000-20000 دورة في الدقيقة) ومنخفضة عزم الدوران (100-300 نيوتن متر).

مخفض السرعة: مجموعة تروس أحادية أو متعددة المراحل "تقلل السرعة وتزيد عزم الدوران"، حيث تحول السرعة العالية للمحرك إلى السرعة المنخفضة المطلوبة للعجلة (≈1500-3000 دورة في الدقيقة) وعزم الدوران العالي (1000-3000 نيوتن متر).

التفاضلي: يسمح للعجلات اليسرى واليمنى بالدوران بسرعات مختلفة (على سبيل المثال، تدور العجلات الخارجية بشكل أسرع عند الانعطاف)، مما يمنع احتكاك الإطارات ويضمن مرونة التوجيه.

نصف عمود: عمود عالي القوة يربط الترس التفاضلي بالعجلات، وينقل عزم الدوران ويدعم أحمال العجلات.

(مخطط مظهر محور القيادة الكهربائية)

ثانيًا: مبدأ عمل محور الدفع الكهربائي: أربع خطوات لنقل الطاقة

1. مدخلات الطاقة الكهربائية:تُزوّد ​​بطاريات الليثيوم عالية الجهد (300-800 فولت تيار مستمر) الطاقةَ بتيار مستمر، والتي يُحوّلها مُتحكّم المحرك (بما في ذلك العاكس) إلى تيار متردد ثلاثي الأطوار، ثم تُغذّى إلى محرك القيادة. ويقوم المُتحكّم بضبط طاقة الخرج ديناميكيًا عبر ناقل CAN، باستخدام بيانات آنية مثل إشارات دواسة الوقود، وسرعة المركبة، وحالة شحن البطارية (على سبيل المثال، تفعيل ذروة التفريغ أثناء التسارع السريع).

2. التحويل الكهرومغناطيسي: يُولّد مدخل التيار المتردد ثلاثي الأطوار إلى ملفات الجزء الثابت للمحرك مجالًا مغناطيسيًا دوارًا (RMF) بسرعة ns = 60f/P (حيث f: تردد التيار؛ وp: عدد أزواج الأقطاب). يتبع الجزء الدوار (المُدمج بمغناطيسات دائمة) المجال المغناطيسي الدوار وفقًا لمبدأ "الممانعة المغناطيسية الدنيا"، مما يُزامن سرعة الدوران nr مع ns لتحقيق تحويل "كهربائي ← ميكانيكي" (بكفاءة تتراوح بين 95% و97%).

(مخطط هيكلي لمحور القيادة الكهربائية)

3. تخفيض السرعة وزيادة عزم الدوران:يدخل خرج المحرك عالي السرعة إلى المخفض، الذي يستخدم نسب تروس (مثل 8-12:1) لخفض السرعة وزيادة عزم الدوران. فعلى سبيل المثال، يتحول دخل 10000 دورة في الدقيقة مع عزم دوران 200 نيوتن متر إلى خرج 1000 دورة في الدقيقة مع عزم دوران 2000 نيوتن متر بعد نسبة 10:1، بما يتوافق مع متطلبات دفع العجلات.

4. التنظيم التفاضلي وإنتاج الطاقة: تُنقل الطاقة المُخفّضة إلى الترس التفاضلي، الذي يوزّع عزم الدوران بين العجلات اليمنى واليسرى عبر تروس كوكبية، ما يُزامن السرعات أثناء القيادة في خط مستقيم ويسمح بسرعات تفاضلية أثناء المنعطفات لمنع احتكاك الإطارات. وأخيرًا، يُرسل الترس التفاضلي الطاقة إلى العجلات عبر أعمدة نصفية، دافعًا المركبة.

ثالثًا: المزايا التقنية لمحور القيادة الكهربائية: لماذا يُعتبر معيارًا في السيارات الكهربائية؟

بالمقارنة مع محاور محركات الاحتراق الداخلي التقليدية (التي تحتوي فقط على مخفضات السرعة والتروس التفاضلية)، فإن التصميم المتكامل والذكي لمحور القيادة الكهربائية يوفر ثلاث مزايا رئيسية:

كفاءة عالية: يؤدي ذلك إلى إلغاء القوابض وناقلات الحركة متعددة السرعات والمكونات الأخرى، مما يؤدي إلى تقصير سلسلة النقل بنسبة 30٪ وتقليل فقد الطاقة بنسبة 15٪ - 20٪ - مما يؤدي مباشرة إلى زيادة المدى (على سبيل المثال، تحقق المركبات الكهربائية ذات محاور الدفع الكهربائية مدى يزيد عن 600 كم).

استجابة سريعة: يصل عزم دوران المحرك إلى ذروته في غضون 0.1 ثانية، مقترنًا بتعشيق التروس السريع للمخفض، مما يوفر تسارعًا فائقًا (على سبيل المثال، تصل سيارة Tesla Model 3 من 0 إلى 100 كم/ساعة في 5.6 ثانية).

ضوضاء منخفضة: يزيل الصدمات الناتجة عن تغيير التروس في ناقلات الحركة متعددة السرعات، كما تعمل الآليات المبسطة على تقليل الاهتزازات - مما يقلل من ضوضاء المقصورة بمقدار 5-8 ديسيبل لتوفير قيادة أكثر راحة.

(مخطط هيكلي لمحور القيادة الكهربائية)

خاتمة

يُعدّ محور الدفع الكهربائي بمثابة "الحلقة الأساسية" لنقل الطاقة في المركبات الكهربائية، إذ يُتيح تحويل الطاقة بكفاءة من "كهربائية إلى ميكانيكية" من خلال التشغيل المتناسق للمحرك، والمُخفّض، والترس التفاضلي، ونصف العمود. ومع التطورات في التكامل (مثل المحاور "متعددة الوظائف")، والمواد (مثل أنصاف الأعمدة المصنوعة من ألياف الكربون)، والتحكم الذكي (مثل الضبط المشترك لوحدة التحكم في المركبة)، ستعمل محاور الدفع الكهربائية المستقبلية على تحسين استهلاك الطاقة والأداء، لتصبح عاملاً حاسماً لتمكين مركبات الطاقة الجديدة العالمية من تحقيق "مدى أطول وقوة أكبر".