چگونه یک ترانسفورماتور موتور الکتریکی با یک انتقال سنتی متفاوت است؟

صنعت خودرو در حال تحول عمیق است که ناشی از تغییر جهانی به سمت برق است. از جمله اجزای مهم در وسایل نقلیه برقی (EV) و وسایل نقلیه هیبریدی موتور الکتریکی ، سیستمی که عملکردهای یک موتور الکتریکی ، انتقال و دیفرانسیل را در یک واحد جمع و جور واحد ترکیب می کند. درک چگونگی تفاوت ترانسکولهای موتور الکتریکی با انتقال سنتی موتور احتراق داخلی (ICE) برای مهندسان ، علاقه مندان به خودرو و مصرف کنندگان که می خواهند تغییرات تکنولوژیکی را با شکل دادن به وسایل نقلیه مدرن درک کنند ، ضروری است.

در این مقاله یک تجزیه و تحلیل جامع از تفاوت های بین ترانس های موتور الکتریکی و انتقال سنتی ، با تمرکز بر طراحی ، عملکرد ، کارآیی ، نگهداری و پویایی کلی وسیله نقلیه ارائه شده است.

1. نمای کلی از انتقال سنتی

انتقال سنتی اجزای جدایی ناپذیر وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی است. آنها به هدف اصلی خدمت می کنند انتقال قدرت موتور به چرخ ها ضمن تنظیم گشتاور و سرعت با توجه به شرایط رانندگی.

1.1 انواع انتقال سنتی

• انتقال دستی (MT): رانندگان با استفاده از پدال کلاچ و اهرم دنده ، به صورت دستی چرخ دنده ها را درگیر و جدا می کنند.
• انتقال خودکار (AT): از مبدل گشتاور هیدرولیک و مجموعه دنده های سیاره ای برای انتخاب خودکار چرخ دنده ها استفاده می کند.
• انتقال مداوم متغیر (CVT): از یک سیستم قرقره و کمربند برای ارائه دامنه بی نهایت از نسبت دنده استفاده می کند.
• انتقال دو کلاچ (DCT): از دو کلاچ برای فعال کردن سریعتر چرخ دنده و بهبود کارایی استفاده می کند.

1.2 عملکرد انتقال سنتی

• گشتاور موتور را تنظیم کنید تا شرایط مختلف رانندگی را برآورده کند (به عنوان مثال ، شتاب ، کوهنوردی تپه).
• عملکرد موتور را در محدوده RPM کارآمد حفظ کنید.
• تحویل برق صاف را به چرخ های درایو فعال کنید.

انتقال سنتی سیستم های مکانیکی پیچیده ای است که اغلب حاوی ده ها چرخ دنده ، شفت ، کلاچ و سیستم های هیدرولیک است که به وزن ، اندازه و نیازهای نگهداری کمک می کند.

2. بررسی اجمالی ترانس های موتور الکتریکی

در موتور الکتریکی سه مؤلفه مهم را در یک واحد واحد ادغام می کند:

1. موتور الکتریکی: انرژی الکتریکی را از باتری به گشتاور مکانیکی تبدیل می کند.
2. دنده انتقال/کاهش: گشتاور و سرعت را برای مطابقت با نیازهای چرخ تنظیم می کند.
3. دیفرانسیل: گشتاور را بین چرخ های درایو توزیع می کند در حالی که به آنها اجازه می دهد با سرعت های مختلف در طول چرخش بچرخند.

این ادغام به ویژه در EV های چرخ جلو یا چرخ عقب ، که در آن ترانسفورماتل مستقیماً روی محور رانده سوار می شود ، رایج است.

2.1 ویژگی های کلیدی ترانس های موتور الکتریکی

• نسبت دنده تک سرعت یا دو سرعته: بر خلاف انتقال سنتی ، بیشتر ترانس های موتور الکتریکی با یک نسبت کاهش واحد کار می کنند زیرا موتورهای الکتریکی می توانند گشتاور بالایی را در محدوده سرعت گسترده فراهم کنند.
• طراحی جمع و جور: ترکیب موتور ، انتقال و دیفرانسیل باعث کاهش تعداد مؤلفه های کلی و صرفه جویی در فضا می شود.
• تحویل قدرت کارآمد: ضررهای مکانیکی کمتری در مقایسه با انتقال یخ چند سرعته.

3. تفاوت های اصلی بین ترانس های موتور الکتریکی و انتقال سنتی

3.1 پیچیدگی و تعداد مؤلفه ها

• انتقال سنتی: حاوی چندین چرخ دنده ، کلاچ ، سیستم های هیدرولیک و مکانیسم های تغییر است. پیچیدگی برای نگه داشتن موتور در محدوده بهینه RPM خود ضروری است.
• انتقال موتور الکتریکی: به دلیل توانایی موتور الکتریکی در تحویل گشتاور مداوم در محدوده سرعت گسترده ، به اجزای کمتری نیاز دارد. غالباً ، یک دنده کاهش واحد کافی است و باعث کاهش پیچیدگی مکانیکی و نقاط خرابی بالقوه می شود.

دلالت: کاهش پیچیدگی در EVS منجر به کاهش نیازهای نگهداری و قابلیت اطمینان بالاتر می شود.

3.2 نسبت دنده و تحویل گشتاور

• انتقال سنتی: از چرخ دنده های مختلف برای تبدیل خروجی کمتری از RPM و کم مسافر از یخ به گشتاور قابل استفاده برای چرخ ها استفاده می کند. تغییر دنده برای حفظ کارایی و عملکرد ضروری است.
• انتقال موتور الکتریکی: موتورهای برقی تولید می کنند گشتاور فوری در RPM های پایین و حفظ قدرت مؤثر در محدوده سرعت گسترده ، کاهش یا از بین بردن نیاز به چرخ دنده های متعدد.

دلالت: رانندگان شتاب صاف و مداوم و بدون نیاز به شیفت های دنده سنتی را تجربه می کنند و در نتیجه تجربه رانندگی ساده تر ایجاد می شود.

3.3 کارآیی

• انتقال سنتی: پیچیدگی مکانیکی ، اصطکاک و تلفات هیدرولیک در سیستم های چند سرعته باعث کاهش کارایی کلی درایو می شود. بازده به طور معمول بسته به نوع انتقال و شرایط رانندگی از 80-90 ٪ متغیر است.
• انتقال موتور الکتریکی: با داشتن قطعات متحرک کمتر و تحویل مستقیم ، ترانسکس ها اغلب به راندمان بالاتری می رسند ، که اغلب بیش از 90 ٪ در تبدیل انرژی از باتری به چرخ ها بیش از 90 ٪ است.

دلالت: راندمان بالاتر به دامنه EV طولانی تر و مصرف انرژی کمتر کمک می کند.

3.4 الزامات نگهداری

• انتقال سنتی: نیاز به تغییرات دوره ای سیال ، تعویض کلاچ (در سیستم های دستی یا DCT) و ترمیم احتمالی اجزای هیدرولیک یا مکانیکی دارد.
• انتقال موتور الکتریکی: تعمیر و نگهداری حداقل است ، در درجه اول با تمرکز بر روانکاری چرخ دنده های کاهش و بازرسی گاه به گاه از موتور و دیفرانسیل. در طرح های تک سرعت هیچ تعویض کلاچ لازم نیست.

دلالت: صاحبان EV از هزینه های نگهداری پایین تر و کاهش خرابی بهره مند می شوند.

اندازه و وزن 3.5

• انتقال سنتی: بزرگ ، سنگین و پیچیده ، به وزن کلی وسایل نقلیه اضافه می شود و به فضای اضافی در خلیج موتور نیاز دارد.
• انتقال موتور الکتریکی: جمع و جور ، سبک وزن و اغلب مستقیماً روی محور نصب می شود و فضای باتری یا محموله را آزاد می کند و وزن خودرو را کاهش می دهد.

دلالت: کاهش وزن و راندمان فضا باعث بهبود کنترل وسایل نقلیه ، عملکرد و انعطاف پذیری طراحی می شود.

3.6 تجربه رانندگی

• انتقال سنتی: شیفت های دنده می توانند وقفه در شتاب ایجاد کنند و به مهارت راننده (در انتقال دستی) یا سازگاری با سیستم های اتوماتیک نیاز دارند.
• انتقال موتور الکتریکی: شتاب صاف و یکپارچه به دلیل منحنی گشتاور مداوم موتور الکتریکی. ترمز احیا کننده همچنین می تواند برای بازیابی انرژی ، افزایش کارایی و راحتی رانندگی یکپارچه شود.

دلالت: EV با Transaxles تجربه رانندگی آرام ، پاسخگو و بی دردسر را ارائه می دهد.

4. ملاحظات طراحی

مهندسان هنگام طراحی ترانسکس های موتور الکتریکی ، روی:

1. نسبت کاهش دنده: تعادل بهینه بین شتاب و حداکثر سرعت را تضمین می کند.
2. قدرت حرکتی و گشتاور: باید با وزن خودرو و نیازهای عملکرد مطابقت داشته باشد.
3. مدیریت حرارتی: موتورهای برقی گرما تولید می کنند. خنک کننده کارآمد برای حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است.
4. نوع دیفرانسیل: برای بهینه سازی کشش و پایداری ممکن است از دیفرانسیل های با لغزش محدود یا باز استفاده شود.

در مقابل ، انتقال های سنتی برای قرار دادن مجموعه دنده های چند سرعته ، مبدل های گشتاور یا سیستم های کلاچ نیاز به مهندسی گسترده ای دارند.

5. روندها و نوآوری های نوظهور

• ترانس های برقی دو سرعته: برخی از EV های با کارایی بالا اکنون از کاهش دو سرعته برای بهینه سازی شتاب و کارآیی در سرعت بالاتر استفاده می کنند.
• ادغام با سیستم های کنترل وسیله نقلیه: Transaxles Advanced یکپارچه با سیستم های ترمز احیا کننده ، کنترل کشش و سیستم های پایداری کار می کند.
• مواد سبک وزن: استفاده از مواد آلومینیومی و کامپوزیت باعث کاهش وزن بیشتر ، بهبود دامنه وسیله نقلیه و کنترل می شود.
• تولید افزودنی: اجزای مانند مجموعه دنده ها و محفظه ها با استفاده از چاپ سه بعدی می توانند برای وزن و عملکرد بهینه شوند.

این نوآوری ها همچنان از نظر کارآیی ، قابلیت اطمینان و سازگاری ، ترانسفر های موتور الکتریکی را از سیستم های انتقال سنتی متمایز می کنند.

6. مزایای انتقال موتور الکتریکی بیش از انتقال سنتی

1. قطعات متحرک کمتر: ضررهای مکانیکی ، نگهداری و نقاط شکست را کاهش می دهد.
2. راندمان بالاتر: تحویل مستقیم گشتاور و چرخ دنده های کاهش یافته باعث افزایش مصرف انرژی می شود.
3. جمع و جور و سبک: فضا را برای بسته های باتری یا بهبود طراحی کابین آزاد کنید.
4. تجربه رانندگی ساده: شتاب صاف و بدون دنده باعث افزایش راحتی می شود.
5. هزینه های نگهداری پایین تر: حداقل نیازهای خدمات در مقایسه با انتقال یخ.
6. ادغام با ترمز احیا کننده: راندمان EV کلی را افزایش می دهد.

7. محدودیت های انتقال موتور الکتریکی

در حالی که ترانس های موتور الکتریکی مزایای بسیاری را ارائه می دهند ، محدودیت هایی وجود دارد:

• هزینه اولیه بالا: مواد پیشرفته و طرح های یکپارچه می توانند گران باشند.
• الزامات مدیریت حرارتی: گشتاور بالا و تولید انرژی پایدار نیاز به راه حل های خنک کننده دقیق دارد.
• بهینه سازی حداکثر سرعت بالا: ترانسفورماتورهای تک سرعت ممکن است راندمان یا عملکرد را با سرعت بسیار بالا به خطر بیاندازد ، اگرچه این مورد توسط برخی از طرح های سرعت دوگانه مورد توجه قرار می گیرد.
• تعمیر تخصصی: تعمیرات یا تعویض ها به دانش تخصصی نیاز دارند و ممکن است به اندازه انتقال سنتی قابل استفاده نباشد.

8. نتیجه گیری

ترانس های موتور الکتریکی نمایانگر A هستند تغییر اساسی در فناوری رانندگی خودرو بشر بر خلاف انتقال سنتی ، که برای بهینه سازی موتور احتراق داخلی به چندین چرخ دنده ، کلاچ و هیدرولیک متکی هستند ، ترانسکس های موتور الکتریکی از این طریق استفاده می کنند گشتاور فوری و دامنه بازده گسترده موتورهای برقی بشر این امر امکان طراحی ساده ، راندمان بالاتر ، کاهش نگهداری و عملکرد رانندگی صاف تر را فراهم می کند.

تفاوت های کلیدی شامل موارد زیر است:

• کاهش پیچیدگی مکانیکی و اجزای کمتری.
• تحویل گشتاور یکپارچه با تغییر دنده اندک یا بدون.
• راندمان انرژی بالاتر و ادغام با ترمز احیا کننده.
• طراحی جمع و جور و سبک وزن ، امکان بسته بندی وسایل نقلیه بهتر را فراهم می کند.

در حالی که ترانسفورماتورهای موتور الکتریکی بدون چالش ، از جمله هزینه و مدیریت حرارتی نیستند ، اما در مزایای EVS نسبت به وسایل نقلیه یخ معمولی مهم هستند. از آنجا که فناوری خودرو در حال تکامل است ، ترانس های موتور الکتریکی یک عنصر مهم در آن باقی می مانند افزایش عملکرد ، قابلیت اطمینان و کارآیی کلی وسیله نقلیه ، رانندگی آینده حمل و نقل پایدار. $ $