Essieu central 66/123 kW pour véhicule logistique électrique de 4,5 à 6 tonnes / autobus de 6 m

Avantage 1 : Avantage de coût

L'utilisation d'une huile longue durée pour 300 000 kilomètres, l'utilisation de roulements sans entretien en bout de roue, des coûts d'entretien réduits ;

Cet ensemble présente un rendement élevé, une faible consommation d'énergie et des coûts d'exploitation réduits ;

La durée de vie du système B10 peut atteindre 1 million de kilomètres, ce qui permet une utilisation plus sereine ;

Avantage 2 : Niveau d’intégration élevé

Pas d'arbre de transmission, support de système d'alimentation ;

Le moteur et la boîte de vitesses sont intégrés et installés sur l'essieu moteur ;

Beaucoup d'espace pour l'installation des batteries ;

Avantage 3 : Haute efficacité et économies d’énergie

Les engrenages hélicoïdaux remplacent les engrenages coniques hélicoïdaux, et le rendement mécanique peut atteindre 98 % ;

Grâce à un moteur refroidi à l'huile à haut rendement et à un système de lubrification actif, le rendement du système peut atteindre jusqu'à 93 % ;

Le poids est considérablement réduit, et il est réduit de plus de 400 kg par rapport au système d'entraînement électrique central (structure à double essieu) ;

Il est utilisé dans Nanlong, XCMG, Hypert, etc.

Dans la chaîne de traction des véhicules électriques, l'essieu moteur électrique constitue l'élément central assurant la liaison finale entre le moteur et les roues. En intégrant des composants tels que le moteur électrique, le réducteur, le différentiel et le demi-arbre, il influe directement sur l'autonomie, la réactivité et le confort de conduite. Cet article explique en détail son principe de fonctionnement et révèle comment il réalise un transfert d'énergie efficace « électrique → mécanique ».

(Schéma structurel d'un essieu moteur électrique)

I. Composants principaux de l'essieu moteur électrique : un « centre énergétique » intégré

L'essieu moteur électrique comprend quatre modules clés : moteur d'entraînement, réducteur (ou transmission), différentiel et demi-arbre, certains modèles adoptant une intégration « trois en un » ou « multi en un » (par exemple, moteur + réducteur + contrôleur) pour une simplification accrue.

Moteur d'entraînement : La plupart utilisent des moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM) pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique, produisant une puissance à grande vitesse (10 000 à 20 000 tr/min) et à faible couple (100 à 300 N·m).

Réducteur : Un ensemble d'engrenages à un ou plusieurs étages qui « réduit la vitesse et augmente le couple », convertissant la vitesse élevée du moteur en la faible vitesse requise par la roue (≈1 500 à 3 000 tr/min) et le couple élevé (1 000 à 3 000 N·m).

Différentiel : Permet aux roues gauche et droite de tourner à des vitesses différentes (par exemple, les roues extérieures tournent plus vite en virage), évitant ainsi le frottement des pneus et assurant une direction souple.

Demi-arbre : Un arbre à haute résistance reliant le différentiel aux roues, transmettant le couple et supportant les charges des roues.

(Schéma d'aspect d'un essieu moteur électrique)

II. Principe de fonctionnement de l'essieu moteur électrique : quatre étapes de transfert d'énergie

1. Apport d'énergie électrique :Les batteries au lithium haute tension (300-800 V CC) fournissent l'énergie en courant continu, convertie en courant alternatif triphasé par le contrôleur moteur (intégrant un onduleur) et transmise au moteur d'entraînement. Le contrôleur ajuste dynamiquement la puissance de sortie via le bus CAN, en utilisant des données en temps réel telles que les signaux de la pédale d'accélérateur, la vitesse du véhicule et l'état de charge de la batterie (par exemple, en activant la décharge maximale lors d'une accélération rapide).

2. Conversion électromagnétique : L'alimentation triphasée en courant alternatif des enroulements du stator du moteur génère un champ magnétique tournant (CMT) à la vitesse ns = 60f/P (f : fréquence du courant ; p : nombre de paires de pôles). Le rotor (qui intègre des aimants permanents) suit le CMT grâce au principe de réluctance minimale, synchronisant ainsi sa vitesse nr avec ns pour réaliser la conversion électromécanique (rendement : 95 % à 97 %).

(Schéma structurel d'un essieu moteur électrique)

3. Réduction de la vitesse et amplification du couple :Le moteur à grande vitesse alimente le réducteur, qui utilise des rapports d'engrenage (par exemple, 8 à 12:1) pour réduire la vitesse et augmenter le couple. Par exemple, une vitesse d'entrée de 10 000 tr/min avec un couple de 200 N·m est transformée en une vitesse de sortie de 1 000 tr/min avec un couple de 2 000 N·m après un rapport de 10:1, ce qui correspond aux exigences de transmission aux roues.

4. Régulation différentielle et puissance de sortie : La puissance réduite est transmise au différentiel, qui répartit le couple entre les roues gauche et droite via des engrenages planétaires, synchronisant ainsi les vitesses en ligne droite et permettant des vitesses différentes en virage pour éviter le patinage des pneus. Enfin, le différentiel transmet la puissance aux roues par l'intermédiaire de demi-arbres, propulsant ainsi le véhicule.

III. Avantages techniques de l'essieu moteur électrique : pourquoi est-il devenu la norme dans les véhicules électriques ?

Comparé aux essieux thermiques traditionnels (comprenant uniquement des réducteurs et des différentiels), l'essieu moteur électrique, grâce à sa conception intégrée et intelligente, offre trois avantages clés :

Haute efficacité : Elle élimine les embrayages, les transmissions à plusieurs vitesses et autres composants, raccourcissant la chaîne de transmission de 30 % et réduisant les pertes d'énergie de 15 à 20 %, ce qui augmente directement l'autonomie (par exemple, les véhicules électriques équipés d'essieux moteurs électriques atteignent une autonomie de plus de 600 km).

Réponse rapide : Le couple moteur maximal est atteint en moins de 0,1 seconde, associé à l'engagement rapide des vitesses du réducteur, offrant une accélération supérieure (par exemple, la Tesla Model 3 atteint 0 à 100 km/h en 5,6 secondes).

Faible niveau sonore : Élimine les à-coups liés au changement de vitesse des transmissions à plusieurs rapports, et sa mécanique simplifiée réduit les vibrations, diminuant ainsi le bruit dans l'habitacle de 5 à 8 dB pour un confort de conduite accru.

(Schéma structurel d'un essieu moteur électrique)

Conclusion

L'essieu moteur électrique est le cœur de la transmission de puissance des véhicules électriques, assurant une conversion efficace de l'énergie électrique en énergie mécanique grâce au fonctionnement coordonné du moteur, du réducteur, du différentiel et du demi-arbre. Avec les progrès réalisés en matière d'intégration (essieux « multi-en-un », par exemple), de matériaux (demi-arbres en fibre de carbone, par exemple) et de contrôle intelligent (réglage simultané du VCU, par exemple), les futurs essieux moteurs électriques optimiseront davantage la consommation d'énergie et les performances, devenant ainsi un élément essentiel pour permettre aux véhicules à énergies nouvelles du monde entier d'atteindre une plus grande autonomie et une puissance accrue.