66/123 kW Zentral-E-Achse für elektrische 4,5-6,0-Tonnen-Logistikfahrzeuge / 6-m-Busse

Vorteil 1: Kostenvorteil

Die Verwendung von 300.000 Kilometern langlebigem Öl, der Einsatz wartungsfreier Lager am Radende, geringere Wartungskosten;

Die Baugruppe zeichnet sich durch hohe Effizienz, geringen Stromverbrauch und niedrige Betriebskosten aus;

Die Lebensdauer des Systems B10 kann 1 Million Kilometer erreichen, was eine sorgenfreiere Nutzung ermöglicht;

Vorteil 2: Hoher Integrationsgrad

Keine Getriebewelle, Halterung für Antriebssystem;

Motor und Getriebe sind integriert und auf der Antriebsachse montiert;

Ausreichend Platz für die Batterieanordnung;

Vorteil 3: Hohe Effizienz und Energieeinsparung

Schrägverzahnte Zahnräder ersetzen schrägverzahnte Kegelräder, und der mechanische Wirkungsgrad kann bis zu 98 % erreichen;

Durch den Einsatz eines hocheffizienten, ölgekühlten Motors und eines aktiven Schmiersystems kann ein Systemwirkungsgrad von bis zu 93 % erreicht werden.

Das Gewicht wird deutlich reduziert, und zwar um mehr als 400 kg im Vergleich zum rein elektrischen Zentralantriebssystem (Doppelachsbauweise).

Es wird in Nanlong, XCMG, Hypert usw. verwendet.

Im Antriebsstrang von Elektrofahrzeugen (EVs) dient die elektrische Antriebsachse als zentrale Komponente für die „letzte Meile“ und verbindet den Motor mit den Rädern. Durch die Integration von Komponenten wie Antriebsmotor, Untersetzungsgetriebe, Differenzial und Halbwelle beeinflusst sie direkt die Reichweite, das Ansprechverhalten und den Fahrkomfort. Dieser Artikel erläutert detailliert ihr Funktionsprinzip und zeigt, wie sie eine effiziente elektrische Energieübertragung in mechanische Energie ermöglicht.

(Strukturdiagramm der elektrischen Antriebsachse)

I. Kernkomponenten der elektrischen Antriebsachse: Ein integrierter „Energieknotenpunkt“

Die elektrische Antriebsachse besteht aus vier Hauptmodulen: Antriebsmotor, Untersetzungsgetriebe (oder Getriebe), Differenzial und Halbwelle. Bei einigen Modellen wird zur weiteren Vereinfachung eine „Drei-in-Eins“- oder „Mehrfach-in-Eins“-Integration (z. B. Motor + Untersetzungsgetriebe + Steuerung) verwendet.

Antriebsmotor: Die meisten verwenden Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSMs), um elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln und eine Leistung mit hoher Drehzahl (10.000-20.000 U/min) und niedrigem Drehmoment (100-300 N·m) zu erzeugen.

Reduzierstück: Ein ein- oder mehrstufiges Getriebe, das "die Drehzahl reduziert und das Drehmoment erhöht", indem es die hohe Drehzahl des Motors in die für das Rad erforderliche niedrige Drehzahl (≈1.500-3.000 U/min) und das hohe Drehmoment (1.000-3.000 N·m) umwandelt.

Differential: Ermöglicht es, dass sich die linken und rechten Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen (z. B. drehen sich die äußeren Räder beim Abbiegen schneller), wodurch ein Schleifen der Reifen verhindert und die Lenkflexibilität gewährleistet wird.

Halbachse: Eine hochfeste Welle verbindet das Differential mit den Rädern, überträgt das Drehmoment und trägt die Radlasten.

(Diagramm der elektrischen Antriebsachse)

II. Funktionsprinzip der elektrischen Antriebsachse: Vier Schritte der Energieübertragung

1. Elektrischer Energieeintrag:Hochvolt-Lithiumbatterien (300–800 V DC) liefern Gleichstrom, der vom Motorcontroller (einschließlich Wechselrichter) in dreiphasigen Wechselstrom umgewandelt und dem Antriebsmotor zugeführt wird. Der Controller passt die Ausgangsleistung dynamisch über den CAN-Bus an und nutzt dabei Echtzeitdaten wie Gaspedalsignale, Fahrzeuggeschwindigkeit und Batterieladezustand (z. B. durch Aktivierung der Spitzenentladung bei starker Beschleunigung).

2. Elektromagnetische Umwandlung: Die dreiphasige Wechselstromzufuhr an die Statorwicklungen des Motors erzeugt ein rotierendes Magnetfeld (RMF) mit der Drehzahl ns = 60f/P (f: Stromfrequenz; p: Polpaare). Der mit Permanentmagneten bestückte Rotor folgt dem RMF aufgrund des Prinzips des minimalen magnetischen Widerstands und synchronisiert so die Rotordrehzahl nr mit ns, um eine elektrische in eine mechanische Energieumwandlung zu erreichen (Wirkungsgrad: 95–97 %).

(Strukturdiagramm der elektrischen Antriebsachse)

3. Drehzahlreduzierung und Drehmomentverstärkung:Die hohe Ausgangsdrehzahl des Motors wird in das Untersetzungsgetriebe geleitet, welches mithilfe von Übersetzungsverhältnissen (z. B. 8–12:1) die Drehzahl reduziert und das Drehmoment erhöht. So werden beispielsweise aus einer Eingangsdrehzahl von 10.000 U/min und einem Drehmoment von 200 Nm nach einem Übersetzungsverhältnis von 10:1 eine Ausgangsdrehzahl von 1.000 U/min und ein Drehmoment von 2.000 Nm, wodurch die Anforderungen des Radantriebs erfüllt werden.

4. Differenzregelung und Ausgangsleistung: Die reduzierte Leistung wird an das Differenzial übertragen, welches das Drehmoment über Planetengetriebe zwischen den linken und rechten Rädern verteilt. Dadurch werden die Drehzahlen bei Geradeausfahrt synchronisiert und in Kurven unterschiedliche Drehzahlen ermöglicht, um ein Durchdrehen der Reifen zu verhindern. Schließlich leitet das Differenzial die Kraft über Antriebswellen an die Räder weiter und treibt so das Fahrzeug an.

III. Technische Vorteile der elektrischen Antriebsachse: Warum sie bei Elektrofahrzeugen Standard ist?

Im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotorachsen (nur Untersetzungsgetriebe + Differenziale) bietet die integrierte und intelligente Konstruktion der elektrischen Antriebsachse drei wesentliche Vorteile:

Hohe Effizienz: Durch den Wegfall von Kupplungen, Mehrganggetrieben und anderen Komponenten wird die Antriebskette um 30 % verkürzt und der Energieverlust um 15–20 % reduziert – was die Reichweite direkt erhöht (z. B. erreichen Elektrofahrzeuge mit elektrischen Antriebsachsen eine Reichweite von über 600 km).

Schnelle Reaktion: Das maximale Drehmoment des Motors wird innerhalb von 0,1 Sekunden erreicht, was in Verbindung mit dem schnellen Einrücken des Untersetzungsgetriebes für eine überlegene Beschleunigung sorgt (z. B. erreicht das Tesla Model 3 eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 5,6 Sekunden).

Geräuscharm: Eliminiert Schaltrucke bei Mehrganggetrieben und vereinfachte Mechaniken reduzieren Vibrationen – wodurch der Geräuschpegel im Innenraum um 5-8 dB gesenkt wird und ein komfortableres Fahrgefühl entsteht.

(Strukturdiagramm der elektrischen Antriebsachse)

Abschluss

Die elektrische Antriebsachse ist das Herzstück der Kraftübertragung von Elektrofahrzeugen und ermöglicht durch das koordinierte Zusammenspiel von Motor, Getriebe, Differenzial und Antriebswelle eine effiziente Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie. Fortschritte bei der Integration (z. B. „Multi-in-One“-Achsen), den verwendeten Materialien (z. B. Antriebswellen aus Kohlefaser) und der intelligenten Steuerung (z. B. VCU-Co-Tuning) werden zukünftige elektrische Antriebsachsen den Energieverbrauch und die Leistung weiter optimieren und so zu einem entscheidenden Faktor für die weltweite Verbreitung von Elektrofahrzeugen mit größerer Reichweite und höherer Leistung werden.