كيف تصبح سلسلة المحركات الكهربائية الحل الأساسي لنظام الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة؟

نظرة عامة على المنتج: مجموعة من المكونات الأساسية لنظام القيادة الكهربائية

التطور السريع لل مركبة الطاقة الجديدة عززت الصناعة التطوير المستمر لتكنولوجيا المركبات. ومن بينها، يلعب نظام القيادة الكهربائية (Electric Drive System)، باعتباره وحدة أساسية لتحسين أداء السيارة بأكملها، دورًا متزايد الأهمية. باعتبارها جزءًا مهمًا من مجموعة المحرك الكهربائي، تغطي سلسلة المحركات الكهربائية غلاف المحرك وسترة مياه التبريد ومكونات ناقل الحركة، والتي يمكن أن توفر دعمًا شاملاً في خرج الطاقة والسلامة الهيكلية وإدارة التحكم الحراري، وتصبح الضمان الأساسي للتشغيل الفعال والمستقر لنظام القيادة.

ما هي سلسلة المحركات الكهربائية؟

سلسلة المحركات الكهربائية عبارة عن مجموعة كاملة من حلول المكونات الوظيفية لأنظمة طاقة مركبات الطاقة الجديدة، والتي تستخدم على نطاق واسع في الأنظمة الكهربائية النقية (EV)، والهجين الموصول بالكهرباء (PHEV)، والهجين (HEV) وأنواع أخرى من المنصات. ويركز مفهوم التصميم الخاص بها على الكفاءة العالية والقوة العالية والموثوقية العالية، ويلتزم بحل التحديات الأساسية الثلاثة التي يواجهها تشغيل نظام القيادة الكهربائية:

استقرار نقل الطاقة: الحفاظ على عزم الدوران المستقر في ظل ظروف السرعة العالية والحمل العالي؛

القدرة على التحكم في الإدارة الحرارية: الحفاظ على استقرار درجة حرارة النظام في ظل ظروف العمل طويلة الأجل؛

قوة التكامل الهيكلي: تحمل الإثارة الكهرومغناطيسية والاهتزاز الميكانيكي وضغوط ظروف العمل المعقدة.

تعمل سلسلة المحركات الكهربائية على تحسين صغر حجم تخطيط النظام من خلال تصميم تكامل المكونات، مما يقلل بشكل فعال من وزن وتكلفة تصنيع السيارة بأكملها.

مقدمة تكوين المنتج

إسكان المحرك

إن غلاف المحرك هو الهيكل العظمي والقشرة لنظام القيادة بأكمله. وتشمل وظائفها الرئيسية ما يلي:

منصة التثبيت والدعم: توفير مواضع تثبيت دقيقة للمكونات الرئيسية مثل الأعضاء الثابتة والدوارات لضمان محورية المحرك ودقة التجميع؛

وظيفة الحماية الهيكلية: حماية المكونات الداخلية للمحرك من التأثيرات الخارجية والغبار والرطوبة والتآكل؛

قناة مساعدة لتبديد الحرارة: تقوم بعض المساكن بدمج قنوات التبريد أو تركيب سترات مائية لتعزيز كفاءة تبديد الحرارة للنظام؛

درع التوافق الكهرومغناطيسي: استخدم مواد موصلة أو درع هيكلي لمنع التداخل الكهرومغناطيسي من التأثير على المعدات الإلكترونية الموجودة على متن الطائرة.

تشمل المواد الشائعة مواد خفيفة الوزن مثل سبائك الألومنيوم عالية القوة وسبائك المغنيسيوم، وتتعاون مع تقنية المعالجة CNC عالية الدقة لضمان توازن القوة والوزن والتوصيل الحراري للمنتج على النحو الأمثل.

سترة مياه التبريد

سترة مياه التبريد عبارة عن مكون مصمم حول جوهر نظام الإدارة الحرارية، والذي تم تصميمه خصيصًا لتوفير دعم تبريد سائل فعال للمحركات أو أدوات التحكم الإلكترونية أو العاكسات:

هيكل محسّن للتبادل الحراري: يتم زيادة منطقة الاتصال بين المبرد والغطاء من خلال تصميم قناة مائية حلزونية أو متعددة القنوات أو أفعوانية؛

الموصلية الحرارية العالية: مصنوعة من الألومنيوم عالي التوصيل الحراري لضمان التحكم الفعال في تقلبات درجات الحرارة في ظل ظروف إخراج الطاقة العالية؛

توافق قوي مع التغليف: يمكن تخصيصه بمرونة وفقًا لهياكل المحرك أو العاكس المختلفة لتلبية احتياجات المنصات المتنوعة؛

مطابقة مكونات التحكم في درجة الحرارة: يمكنها دمج أجهزة استشعار درجة الحرارة أو الثرمستورات أو صمامات التحكم التلقائي في درجة الحرارة لتحقيق ضبط ذكي للتحكم في درجة الحرارة.

بالمقارنة مع أنظمة تبريد الهواء، تتمتع أنظمة التبريد المائي بمزايا أكبر في الكفاءة الحرارية واستقرار التشغيل، وهي الحل المفضل للتحكم الحراري لمنصات القيادة الكهربائية المتوسطة إلى المتطورة.

انتقال

يعد مكون ناقل الحركة وحدة رئيسية تعمل على تحويل خرج الطاقة عالي السرعة للمحرك إلى سرعة منخفضة وعزم دوران مرتفع مناسب لقيادة العجلات. يحدد أدائها بشكل مباشر قدرة البدء وأداء التسارع وقدرة التسلق للمركبة بأكملها:

تصميم معقول لمجموعة تروس التخفيض: اعتماد هيكل تروس كوكبي أو تخفيض متعدد المراحل لتحسين كفاءة النقل وضغطه؛

قدرة تحمل عزم دوران عالية: دعم ذروة إنتاج المحركات عالية الطاقة لتلبية سيناريوهات التحميل العالي مثل المركبات التجارية وسيارات الدفع الرباعي؛

ضوضاء منخفضة، وشبكات عالية الدقة: تحسين أداء NVH من خلال التحكم في دقة المعالجة وتحسين نظام التشحيم؛

تكامل المحرك الكهربائي: قم بتشكيل مجموعة المحور الإلكتروني أو المحرك الإلكتروني مع المحرك والتحكم الإلكتروني لتحقيق التخطيط والتجميع المعياري.

لقد تطور هيكل النقل الحديث من وحدة التروس الفردية التقليدية إلى وحدة النقل الذكية المتكاملة، مع استخدام أكبر للمساحة ودقة التحكم.

المزايا الأساسية والميزات البارزة: القيادة الفعالة، والتحكم المستقر في درجة الحرارة، والهيكل الصلب

في نظام القيادة الكهربائية بالطاقة الجديدة، تشكل المكونات الرئيسية التي تغطيها سلسلة المحركات الكهربائية - مبيت المحرك وسترة تبريد المياه ونظام النقل، هيكل الدعم الأساسي لمجموعة القيادة، والذي لا يؤثر بشكل مباشر على أداء الطاقة وكفاءة تبديد الحرارة والقوة الهيكلية للمركبة فحسب، بل يحمل أيضًا إدارة فعالة لاستهلاك الطاقة وقدرة تشغيل موثوقة للمركبة. يحقق غلاف المحرك أهدافًا متعددة تتمثل في تحمل الأحمال وامتصاص الصدمات وخفة الوزن من خلال مواد عالية القوة وعمليات دقيقة؛ تعمل سترة تبريد الماء، باعتبارها مركز الإدارة الحرارية، على تنظيم تقلبات درجة حرارة نظام القيادة الكهربائية بشكل فعال تحت الحمل العالي مع تصميم قناة مياه علمية ومواد موصلية حرارية عالية؛ يتمتع جزء ناقل الحركة بمزايا واضحة في الاستجابة الذكية والتشغيل الصامت والتكامل العالي، مما يوفر حلًا مستقرًا وفعالًا ومنخفض الصيانة لإخراج الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة. يعمل الثلاثة معًا لبناء حجر الزاوية في أداء نظام القيادة الكهربائية، مما يساعد السيارات الكهربائية على المضي قدمًا بثبات على طريق السفر الأخضر وعالي الأداء.

الدور الثلاثي لغطاء المحرك: الحاملة، وتقليل الوزن، والدقة

بصفته "الهيكل العظمي" لنظام القيادة الكهربائية بأكمله، يتولى غلاف المحرك وظائف هيكلية ودقيقة بالغة الأهمية:

قوة هيكلية عالية، تدعم الأجزاء الدوارة عالية السرعة وتقاوم الصدمات بشكل فعال: عند تشغيل المحرك، توجد أجزاء دوارة عالية السرعة (مثل الدوارات) بالداخل، وفي الوقت نفسه، تتعرض لاهتزازات شديدة من ظروف طريق السيارة. يجب ألا يقوم الغلاف بتثبيت الجزء الثابت والمحامل بقوة فحسب، بل يجب أيضًا أن يقاوم قوى التأثير الخارجية ويمنع رنين الاهتزاز الكهرومغناطيسي، وذلك لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل لنظام القيادة الكهربائية.

تصميم المواد خفيفة الوزن يقلل من استهلاك طاقة السيارة: يمكن أن يؤدي استخدام سبائك الألومنيوم عالية القوة أو سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم وغيرها من المواد إلى تقليل وزن هيكل المحرك بشكل كبير مع الحفاظ على القوة الكافية، وتقليل وزن السيارة، وتحسين كفاءة التحمل، وهو أمر بالغ الأهمية للتصميم خفيف الوزن لمنصات مركبات الطاقة الجديدة.

تقنية المعالجة الدقيقة لضمان تركيز الغلاف ودقة مطابقة المحرك: يحتوي الغلاف على متطلبات عالية للغاية لدقة تركيب المكونات الداخلية. أي انحراف طفيف سوف يؤثر على مسار تشغيل الدوار بل ويسبب تآكلًا غريب الأطوار. من خلال معالجة CNC عالية الدقة والتحكم في القياس المنسق، يمكن للغطاء أن يحافظ على محورية جيدة وتحكم دائري في الجريان، مما يضمن التشغيل الفعال، والاهتزاز المنخفض، والضوضاء المنخفضة لمحرك التشغيل بأكمله.

سترة تبريد الماء تحقق التحكم في التوازن الحراري: مستقر وموحد وفعال

تعتبر سترة التبريد المكون الأساسي للإدارة الحرارية لنظام القيادة الكهربائية، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا باستدامة وموثوقية نظام القيادة:

يضمن نظام التبريد السائل عدم ارتفاع درجة حرارة نظام القيادة تحت الحمل العالي: في ظل ظروف التشغيل عالية الكثافة للسيارات الكهربائية، مثل التسلق على المدى الطويل، أو الإبحار عالي السرعة، أو وسائل النقل ذات الحمولة الثقيلة أو ظروف الطرق الحضرية المتكررة، ستستمر المكونات الأساسية مثل محركات الدفع وأجهزة التحكم والعاكسات في توليد الكثير من الحرارة. إذا لم يكن من الممكن التخلص من الحرارة في الوقت المناسب وبطريقة فعالة، فسوف ترتفع درجة حرارة المكونات بسرعة، مما قد يؤدي إلى الحد من الحماية الحالية للطاقة ويؤثر على استجابة تسارع السيارة. وفي الحالات الشديدة، قد يتسبب ذلك في تسرب الحرارة أو حتى تلف المعدات. باعتباره حل الإدارة الحرارية السائد حاليًا، يستخدم نظام التبريد السائل مضخة مياه لدفع سائل التبريد للتدوير في نظام حلقة مغلقة، والذي يمكنه نقل طاقة المنطقة عالية الحرارة بسرعة إلى المبرد وإطلاقها.

تصميم الممر المائي العلمي، وتدفق سائل التبريد الموحد، والتوصيل الحراري المحسن: لا يعتمد تأثير التبريد فقط على التوصيل الحراري للوسط السائل ومواد التبريد، ولكن أيضًا على ما إذا كان الهيكل الهندسي وتصميم التدفق لدائرة التبريد نفسها علميين ومعقولين. عند تصميم قناة المياه لمنتجات سلسلة المحركات الكهربائية، عادةً ما يتم اعتماد تقسيم متعدد القنوات أو هيكل تدفق حلزوني أو تخطيط على شكل حلقة لتجنب تبريد الزوايا الميتة ومخاطر السخونة الزائدة المحلية. لا يعمل هذا التصميم على تحسين تغطية سائل التبريد في المناطق ذات الحرارة العالية مثل الغلاف والملف ولوحة التحكم فحسب، بل يضمن أيضًا أن يكون معدل تدفقه مستقرًا وأن مجال التدفق موحد في الدائرة بأكملها، وبالتالي تحسين كفاءة التبادل الحراري بشكل عام. في ظل ظروف مسار توصيل الحرارة القصير والمقاومة الحرارية المنخفضة، يمكن للنظام إكمال امتصاص الحرارة وإطلاقها في وقت قصير، مما يوفر قدرة التبريد السريعة لنظام القيادة.

تضمن مواد التوصيل الحراري العالية استقرار الإخراج على المدى الطويل: إن اختيار مواد هيكل التبريد المائي له تأثير مباشر على كفاءة ومتانة نظام الإدارة الحرارية. من أجل تحقيق قدرة أعلى على تبديد الحرارة ووزن أقل، غالبًا ما تكون سترات تبريد المياه وهياكلها الداعمة مصنوعة من سبائك الألومنيوم عالية التوصيل الحراري أو مواد مركبة من الألومنيوم والمغنيسيوم. لا تتفوق هذه المواد في القوة ومقاومة التآكل فحسب، بل تتمتع أيضًا بموصلية حرارية ممتازة، مما يتيح نقل الحرارة بسرعة من مصدر الحرارة الداخلي إلى سطح قناة التبريد، مما يقلل من وقت انتشار الحرارة. تساعد خصائصه خفيفة الوزن على تقليل الوزن الإجمالي لنظام القيادة وتحسين كفاءة استخدام الطاقة في السيارة. في منصات القيادة الكهربائية عالية الطاقة، مثل المركبات التجارية أو سيارات الدفع الرباعي عالية الأداء أو النماذج طويلة المدى، ستؤدي كثافة التيار العالية وتشغيل التحميل الكامل على المدى الطويل إلى حدوث ضغط حمل حراري كبير.

مزايا نظام نقل الحركة الكهربائية: ذكي، فعال، ومتكامل

يربط نظام النقل بين المحرك والعجلات، وهو الجسر الرئيسي لتحقيق إنتاج الطاقة وتنظيمها. ويحدد أدائها بشكل مباشر تجربة القيادة وكفاءة استخدام الطاقة في السيارة:

يستجيب التحكم الكهربائي بسرعة، مما يحقق تغيير السرعة بدون خطوات وتعديل عزم الدوران الذكي: بالمقارنة مع تغيير سرعة "قفزة قطاع التروس" لعلب تروس محركات الاحتراق الداخلي التقليدية، يمكن لنظام القيادة الكهربائية تحقيق تغيير دقيق في الوقت الحقيقي للسرعة بدون خطوات من خلال التحكم الإلكتروني، وضبط خرج عزم الدوران تلقائيًا وفقًا لعوامل مثل سرعة السيارة، والحمل، والانحدار، مما يحسن سلاسة التسارع وأداء استهلاك الطاقة.

ضوضاء منخفضة، تآكل أقل، مناسب للتطبيقات الحضرية وعالية السرعة متعددة السيناريوهات: يتميز نظام نقل الحركة الكهربائية بهيكل مدمج، ضوضاء منخفضة، ولا يوجد هيكل قابض، مما يتجنب تأثير التشابك ومشاكل التآكل العالية في ناقل الحركة الميكانيكي التقليدي. وهي مناسبة بشكل خاص لمختلف سيناريوهات استخدام المركبات مثل التنقل في المناطق الحضرية، والسفر العائلي، والقيادة عالية السرعة لمسافات طويلة، مع مراعاة الراحة والاستقرار.

التصميم المتكامل يسهل تخطيط السيارة وصيانتها: تعتمد مجموعات المحرك الكهربائي الحديثة عمومًا تصميمًا متكاملًا ثلاثة في واحد لـ "وحدة التحكم في صندوق تخفيض المحرك"، والتي تتميز بهيكل مدمج وتصميم مرن. تقليل تعقيد الأسلاك الخارجية وتركيب الدعامات، وتحسين استخدام مساحة السيارة. وفي الوقت نفسه، فإن الهيكل المتكامل مناسب أيضًا للصيانة والاستبدال، مما يقلل من تكاليف ما بعد البيع.

تحليل مبدأ العمل: تعمل المكونات المتعددة معًا لبناء نظام محرك كهربائي فعال

باعتباره "قلب الطاقة" لمركبات الطاقة الجديدة، يدمج نظام القيادة الكهربائية تقنيات متعددة للمحركات وأجهزة التحكم الإلكترونية وأجهزة النقل. ترتبط كفاءة التشغيل والاستقرار بشكل مباشر بأداء الطاقة وأداء استهلاك الطاقة للمركبة بأكملها. تركز سلسلة المحركات الكهربائية على التكامل الهيكلي وتحسين الإدارة الحرارية وتحويل الطاقة في الاتجاهين، مما يحقق عملية حلقة مغلقة كاملة بدءًا من مدخلات الطاقة الكهربائية وحتى المخرجات الميكانيكية ثم إلى استعادة الطاقة الحركية. وفيما يلي تحليل من ثلاث وحدات رئيسية:

تكامل هيكل المحرك والآلية الكهرومغناطيسية: وظائف مزدوجة للدعم الهيكلي وتحسين الكهرومغناطيسي

لا يلعب غلاف المحرك دورًا ميكانيكيًا في الدعم فحسب، بل يعد أيضًا جزءًا لا غنى عنه في تشغيل النظام الكهرومغناطيسي:

قناة مهمة لتدوير المجال المغناطيسي: أثناء تشغيل المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أو المحركات غير المتزامنة، يعد الدوران المستقر للمجال المغناطيسي هو الأساس الأساسي لتحقيق تحويل فعال للطاقة. من أجل تشكيل مسار تدفق مغناطيسي مغلق، فإن غلاف المحرك ليس مجرد هيكل حماية ميكانيكي، ولكنه أيضًا مكون رئيسي في الدائرة المغناطيسية. من خلال اعتماد تصميم هيكل حلقي محدد وتحسين توزيع المواد المغناطيسية، يمكن للغلاف توجيه التدفق المغناطيسي بين الجزء الثابت والدوار بشكل فعال لإغلاق وتشكيل حلقة مجال مغناطيسي كاملة. إن وجود هذا الهيكل لا يحسن كفاءة الحث الكهرومغناطيسي فحسب، بل يقلل أيضًا من تسرب التدفق المغناطيسي، وبالتالي ضمان التشغيل المستقر والإخراج المستمر للمحرك في ظل ظروف السرعة العالية والحمل العالي.

تعمل الموصلية الحرارية العالية ومواد التدريع العالية على تحسين الأداء: فيما يتعلق باختيار المواد، عادةً ما يستخدم غلاف محركات سلسلة المحركات الكهربائية سبائك الألومنيوم أو مواد سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم ذات الموصلية الحرارية العالية. يتمتع هذا النوع من المعدن بموصلية حرارية ممتازة ويمكنه نقل الحرارة الناتجة عن لف الجزء الثابت أو عناصر التسخين الأخرى بسرعة إلى هيكل التبريد الخارجي لمنع تكوين نقاط ساخنة محلية، وبالتالي إطالة عمر المحرك وتحسين موثوقية النظام. وفي الوقت نفسه، تتمتع هذه المواد أيضًا بخصائص حماية كهرومغناطيسية جيدة، مما يساعد على منع انتشار التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) الناتج عند تشغيل المحرك. من خلال الحماية الفعالة للإشارات الكهرومغناطيسية الضالة، يمكن ضمان التشغيل الآمن والمستقر للأجهزة الإلكترونية الدقيقة الأخرى مثل وحدات التحكم وأجهزة الاستشعار وأنظمة الاتصالات في السيارة، ويمكن تحسين القدرة المضادة للتداخل للنظام الكهربائي للمركبة.

يضمن الصب والمعالجة الدقيقة تماثل الهيكل الكهرومغناطيسي: تؤثر الدقة الهندسية لغطاء المحرك بشكل مباشر على تماثل المجال الكهرومغناطيسي للمحرك واستقرار حركته الميكانيكية. إن استخدام تكنولوجيا الصب بالضغط العالي أو الصب من قطعة واحدة يمكن أن يضمن أن الهيكل العام للإسكان كثيف، وسمك الجدار موحد، والتشوه صغير، مما يقلل من المجال المغناطيسي غير المستوي الناجم عن الانحرافات الهيكلية. يمكن للتصنيع الدقيق من خلال مركز التصنيع CNC ذو خمسة محاور أن يحقق تحكمًا عالي الدقة في المواضع الرئيسية مثل الجدار الداخلي للمبيت، ومقعد التحمل، وسطح الحافة، مما يضمن درجة عالية من التركيز والتوافق الوثيق مع المكونات الكهرومغناطيسية مثل قلب الجزء الثابت والملفات. المطابقة الدقيقة لا تقلل فقط من الجريان المحوري والارتعاش الشعاعي للدوار أثناء التشغيل، ولكن أيضًا تقلل بشكل فعال من الضوضاء والتآكل الميكانيكي، مما يحسن بشكل كبير من الاستقرار والكفاءة وعمر الخدمة للآلة بأكملها.

آلية دوران نظام تبريد الماء: تحكم ذكي في درجة الحرارة لضمان التوازن الحراري

ستولد المحركات عالية الطاقة والسرعة الكثير من الحرارة أثناء التشغيل على المدى الطويل. إذا لم تتمكن من تبديد الحرارة في الوقت المناسب، فسوف تؤثر بشكل خطير على أدائها وحتى تلحق الضرر بالمكونات الأساسية. ولتحقيق هذه الغاية، تدمج سلسلة المحركات الكهربائية نظام تبريد مائي في الهيكل لتحقيق إدارة حرارية فعالة وذكية:

تداول حلقة مغلقة لسائل التبريد: تحت التشغيل المستمر لمضخة المياه، سوف يدور سائل التبريد في حلقة مغلقة على طول قناة التبريد السائل المحددة مسبقًا في نظام التشغيل الكهربائي، ويتدفق عبر مناطق توليد الحرارة الرئيسية مثل مبيت المحرك، ولف الجزء الثابت، ووحدة الطاقة ووحدة التحكم بدورها، مما يؤدي بشكل فعال إلى إزالة الحرارة المتولدة أثناء التشغيل. من أجل تحسين كفاءة التبادل الحراري، يعتمد تصميم خط أنابيب التدوير عادةً على هيكل متعدد القنوات، أو مسار تدفق حلزوني أو نظام تدفق مقسم، بحيث يمكن للمبرد الاتصال بشكل كامل بالسطح الموصل للحرارة بالداخل، وبالتالي تسريع سرعة تبديد الحرارة، مما يضمن أن نظام الدفع الكهربائي بأكمله لا يزال يحافظ على درجة حرارة مستقرة تحت الطاقة العالية والحمل العالي، وإطالة عمر المكونات.

التحكم في درجة الحرارة وتعديلها في الوقت الحقيقي: من أجل تحقيق تحكم دقيق في الإدارة الحرارية، يدمج نظام التحكم أجهزة استشعار متعددة لدرجة الحرارة لمراقبة بيانات درجة الحرارة لمواقع رئيسية متعددة مثل ملفات المحرك، ووحدات التحكم IGBT، وأنابيب مدخل ومخرج سائل التبريد في الوقت الفعلي. وفقًا لتعليقات المستشعرات، سيقوم النظام بضبط سرعة مضخة المياه ديناميكيًا أو التحكم تلقائيًا في حالة الفتح والإغلاق لصمام المياه الإلكتروني من خلال تعديل PWM، وذلك لضبط تدفق دوران سائل التبريد بمرونة وتحقيق استراتيجية أكثر دقة لتنظيم درجة الحرارة. لا يمكن لآلية التحكم الذكية هذه أن تمنع النظام من ارتفاع درجة الحرارة والتسبب في تدهور الأداء فحسب، بل يمكنها أيضًا تجنب هدر الطاقة غير الضروري، وتحسين كفاءة الإدارة الحرارية واقتصاد تشغيل السيارة.

وحدة تبديد الحرارة ذات الوصلة الذكية: يتم ترتيب الرادياتير عادةً في مقدمة السيارة، بالقرب من مدخل الهواء الأمامي، ويمكن أن يساعد في التبريد بمساعدة تدفق الهواء المتجه للريح أثناء قيادة السيارة. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا دمج وحدة تبديد الحرارة مع نظام الإدارة الحرارية الشامل للمركبة. عندما تتجاوز درجة حرارة سائل التبريد الحد المحدد، ستبدأ المروحة الإلكترونية تلقائيًا في تشكيل وضع التهوية القسرية، مما يعزز قدرة تبديد الحرارة. عندما يكون عبء عمل النظام خفيفًا أو تكون درجة الحرارة المحيطة منخفضة، تظل المروحة صامتة، مما يحقق تحسينًا مزدوجًا للصمت واستهلاك الطاقة. يمكن لنظام تبديد الحرارة المرتبط بالكامل تبديل أوضاع التشغيل ديناميكيًا لضمان الحفاظ على التوازن الحراري الأمثل في ظل ظروف بيئية وظروف حمل مختلفة، مما يضمن بشكل فعال الإخراج المستمر والمستقر لنظام القيادة الكهربائية.

انتقال unit and motor work together: efficient drive and energy recovery coexist

لا تتمثل ميزة المحرك الكهربائي في إمكانية التحكم في عزم الدوران الناتج فحسب، بل أيضًا في أنه متكامل بشكل كبير مع نظام التباطؤ وإدارة الطاقة لتحقيق تحكم أكثر مرونة وكفاءة في الطاقة:

يتم نقل خرج المحرك بسلاسة إلى العجلات من خلال جهاز التخفيض: نظرًا لبنيته المتأصلة، فإن محرك الدفع الكهربائي عادةً ما يتميز بخصائص الإخراج المتمثلة في السرعة العالية وعزم الدوران المنخفض. على سبيل المثال، يمكن أن تصل سرعة معظم محركات الدفع إلى أكثر من 10000 دورة في الدقيقة بكامل طاقتها، ولكن من الواضح أن قيادة العجلات بشكل مباشر لا يمكنها تلبية طلب السيارة من السرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي. ولذلك، عادة ما يتم دمج مجموعة تروس التخفيض أو الجهاز التفاضلي في نظام النقل لتقليل السرعة العالية للمحرك إلى سرعة مناسبة للعجلات من خلال نسبة تروس ثابتة، مع زيادة عزم الدوران الناتج بشكل كبير. لا تضمن هذه العملية سلاسة بدء تشغيل السيارة وتسارعها فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين استجابة القوة وراحة القيادة.

آلية استعادة الطاقة الحركية تحقق تدفق الطاقة في اتجاهين: عندما تتباطأ السيارة أو تفرمل، لم يعد المحرك يخرج في وضع القيادة، ولكنه يدفع المحرك في الاتجاه المعاكس من خلال نظام التحكم للدخول إلى حالة توليد الطاقة. في هذا الوقت، لا تزال العجلة تدور بسبب القصور الذاتي، وتنتقل هذه الطاقة الحركية الدورانية إلى المحرك من خلال نظام النقل. ويقوم المحرك بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية وإعادة شحنها إلى بطارية الطاقة، وبذلك يحقق "توليد الكهرباء أثناء الكبح". وتسمى هذه العملية الكبح المتجدد. تعمل هذه الآلية على تحسين كفاءة استخدام الطاقة في السيارة بشكل كبير، وتقليل التآكل الميكانيكي لنظام الفرامل، وتوسيع نطاق القيادة، وهو مناسب بشكل خاص لسيناريوهات البدء والتوقف المتكررة في المدن.

يعمل هيكل النقل المتكامل للغاية على تحسين سلسلة الطاقة وكفاءة النظام: مع تطوير تكنولوجيا القيادة الكهربائية لمركبات الطاقة الجديدة، تم استبدال التصميم المنفصل التقليدي "مخفض المحرك - المتحكم" تدريجيًا بثلاثة في واحد (مخفض وحدة التحكم في المحرك) أو أربعة في واحد (عاكس مخفض وحدة التحكم في المحرك). تعمل هذه الوحدة المتكاملة للغاية على تقصير طول سلسلة الطاقة في الهيكل بشكل كبير، وتقليل فقدان الطاقة الميكانيكية وتعقيد الأسلاك بشكل فعال، كما تعمل أيضًا على تحسين مساحة تخطيط النظام. الهيكل المتكامل للغاية لا يفضي إلى تصميم خفيف الوزن للمركبة فحسب، بل يعزز أيضًا التكوين المتكامل لنظام الإدارة الحرارية، مما يجعل مسار تبديد الحرارة أقصر وأكثر كفاءة، وبالتالي تحسين الموثوقية وسرعة الاستجابة لنظام القيادة بأكمله.

مجالات التطبيق والسيناريوهات النموذجية

باعتبارها العنصر الأساسي في بنية الطاقة مركبة الطاقة الجديدةs ، فإن القدرة على التكيف وأداء نظام القيادة الكهربائية تحدد كفاءة استخدام الطاقة وتجربة القيادة ومتانة السيارة. بفضل مزاياها المتمثلة في التكامل الهيكلي العالي، وقدرات الإدارة الحرارية القوية والقدرة على التكيف على نطاق واسع مع ظروف العمل، تم استخدام سلسلة المحركات الكهربائية على نطاق واسع في العديد من منصات مركبات الطاقة الجديدة الرئيسية وروابط سلسلة التوريد الأساسية. سيتم تحليل ما يلي بعمق من خلال ثلاثة أبعاد نموذجية: منصة السيارة، والإمداد المعياري، ومجموعة القيادة:

تطبيق منصة مركبات الطاقة الجديدة: تغطية كاملة لطراز السيارة ومطابقة عالية الأداء

تُستخدم سلسلة المحركات الكهربائية على نطاق واسع في النماذج السائدة مثل السيارات الكهربائية النقية (EV)، والمركبات الهجينة القابلة للشحن (PHEV)، والمركبات التجارية الهجينة (HEV). يمكن تكوين مكوناته المختلفة بمرونة وفقًا لتخطيط نظام الطاقة ومتطلبات منصة السيارة:

منصة سيارات الركاب الكهربائية النقية (EV): باعتبارها نوع سيارات الطاقة الجديدة السائدة حاليًا، وضعت سيارات الركاب الكهربائية النقية معايير أعلى لأنظمة القيادة الكهربائية، خاصة من حيث الوزن الخفيف والكفاءة العالية والاستهلاك المنخفض للطاقة. لتلبية هذه المتطلبات، تستخدم سلسلة المحرك الكهربائي مبيت محرك مبرد بالماء ووحدة نقل تخفيض عالية الكفاءة، والتي تعمل على ضغط حجم ووزن نظام الطاقة بشكل كبير، مما يقلل بشكل فعال من فقدان الطاقة مع تحسين استجابة الطاقة. يمكن لغطاء مياه التبريد المدمج توصيل الحرارة بسرعة عندما يعمل المحرك بسرعة عالية مستمرة، مما يحافظ على تشغيل النظام في نطاق درجة الحرارة الأمثل. لا يعمل التصميم العام على تحسين معدل استخدام الطاقة لنظام القيادة الكهربائية فحسب، بل يساعد السيارة أيضًا على تحقيق نطاق إبحار أطول ووزن أقل وأداء أفضل في التعامل، وهو مناسب بشكل خاص لسيناريوهات السفر اليومية مثل التنقل في المناطق الحضرية والسيارات العائلية.

منصة المركبات الكهربائية الهجينة (PHEV): في ظل البنية المتوازية التي تعمل بالزيت والكهرباء، تتطلب المركبات الكهربائية الهجينة المزودة بالكهرباء نظام القيادة الكهربائية للعمل بكفاءة مع المحرك التقليدي لتحقيق التبديل السلس بين أوضاع القيادة المتعددة (المحرك الكهربائي النقي، الهجين الزيتي والكهربائي، استعادة الطاقة، وما إلى ذلك). لقد عززت سلسلة منتجات المحرك الكهربائي بشكل خاص الاستقرار والقدرة على الاستجابة لبدء وإيقاف المحرك في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، وتتميز بأداء ممتاز لعزم الدوران، ويمكنها الاستجابة بسرعة لإشارات التحكم في النظام. يدعم نظام التحكم في المحرك الخاص بها تشغيل وإيقاف التشغيل عالي التردد وتعويض الطاقة الفوري، مما يضمن أن السيارة تتمتع بدعم طاقة مستقر وموثوق في ظل الظروف المعقدة مثل البدء والتسارع والتسلق. وفي الوقت نفسه، تعمل هذه السلسلة من المنتجات أيضًا بشكل جيد من حيث التوافق، وهي مناسبة لمجموعات الطاقة المختلفة، وتحسن المرونة والقدرة على التكيف الشامل لإدارة كفاءة استخدام الطاقة في السيارة، وهي وحدة طاقة رئيسية لا غنى عنها لمنصة PHEV.

منصة المركبات التجارية الهجينة (HEV): وضعت المركبات التجارية متطلبات أكثر صرامة بشأن الموثوقية والمتانة وأداء تبديد الحرارة لنظام القيادة الكهربائية في سيناريوهات التطبيقات عالية الكثافة مثل الخدمات اللوجستية الحضرية والنقل لمسافات طويلة وتنظيف الصرف الصحي. لقد صممت سلسلة Electric Drive خصيصًا لهذا الغرض غلافًا من سبائك الألومنيوم عالي القوة، والذي يتمتع بمقاومة ممتازة للتعب والصدمات، ويمكنه التعامل مع تحديات التشغيل المتكرر والتوقف العالي للمركبات التجارية. في الوقت نفسه، يعتمد نظام التبريد على تصميم قناة مياه ذات سعة كبيرة، جنبًا إلى جنب مع مواد مركبة ذات موصلية حرارية عالية، لضمان استمرار النظام في العمل بثبات حتى في ظل درجات الحرارة المرتفعة والحمل العالي. يوفر المحرك المطابق عالي الكثافة قوة جر كافية ويدعم التشغيل بالحمولة الكاملة على المدى الطويل، مما يلبي المتطلبات الشاملة لمركبات التوزيع الحضرية، وحافلات المدينة، ومركبات الصرف الصحي، وما إلى ذلك من أجل التحمل والكفاءة وسهولة الصيانة. هذه السلسلة من المنتجات لا تعمل على تحسين استقرار تشغيل المركبات التجارية فحسب، بل توفر أيضًا تكاليف استهلاك طاقة أقل وعمر خدمة أطول للشركات المشغلة.

مورد تكامل وحدة محرك كهربائي عالي الأداء: الدعم الأساسي لمصنعي المعدات الأصلية والمستوى 1

لا توفر سلسلة المحركات الكهربائية حلولاً منهجية ناضجة لمصنعي المركبات فحسب، بل يتم استخدامها أيضًا من قبل العديد من موردي المستوى 1 (المستوى 1) لتطوير المشاريع المعيارية وتكاملها:

مطابقة نظام محرك منصة OEM (مثل منصة BEV): يستخدم مصنعو المعدات الأصلية الرئيسيون (مثل BYD وWeilai وXiaopeng وما إلى ذلك) بشكل عام وحدات محرك كهربائي ثلاثة في واحد أو حتى أربعة في واحد في منصات BEV المستقلة الخاصة بهم. توفر مجموعة أدوات التحكم في درجة الحرارة لوحدة المخفض المتكاملة للمحرك المبرد بالماء في سلسلة المحركات الكهربائية تكاملًا عاليًا وقدرات تخصيص سريعة لتطوير منصة تصنيع المعدات الأصلية، مما يؤدي إلى تقصير دورة البحث والتطوير.

مشروع تخصيص مورد مكونات المستوى 1: باعتبارها شريكًا أساسيًا في المستوى 1، يمكن لسلسلة المحركات الكهربائية تخصيص حجم الواجهة وطريقة التثبيت وتخطيط الكابل وما إلى ذلك وفقًا لاحتياجات مشروع التعاون وتحقيق تعاون عميق مع وحدات التحكم وحزم البطاريات ونظام إدارة المباني والأنظمة الأخرى؛ دعم التكرار السريع وتسليم الدفعات، ومساعدة الموردين على تحسين حلول تكامل النظام.

نظام تجميع محرك المحور الأمامي والخلفي: أشكال محرك متنوعة وتصميم مرن

تعد مجموعة الدفع المتكاملة للمحور الأمامي والخلفي (e-Axle) هي الاتجاه الرئيسي لتطوير المحرك الكهربائي الحالي. تتوافق سلسلة المحركات الكهربائية بشكل كبير مع تخطيطات أنظمة المحاور المختلفة لتلبية الاحتياجات المختلفة لمنصات الدفع الثنائي/الدفع الرباعي:

نظام الدفع الكهربائي للمحور الأمامي (FWD): شائع في السيارات الكهربائية السائدة من فئة A/B، ويحتاج جهاز القيادة الكهربائية إلى تلبية عزم الدوران العالي في مساحة صغيرة. تحقق سلسلة المحركات الكهربائية إنتاج طاقة عالي الكفاءة ومنخفض الضوضاء لمحرك المحور الأمامي من خلال تصميم محرك مدمج وتصميم مخفض مصغر.

وحدة القيادة المتكاملة للمحور الخلفي (e-Axle): في نماذج الدفع الرباعي والمركبات الكهربائية عالية الأداء، يدمج حل المحور الإلكتروني المحرك والمخفض والترس التفاضلي في جهاز واحد، مما يمكنه تحقيق محرك خلفي مستقل أو نظام دفع رباعي موزع أمامي وخلفي. تضمن سترة مياه التبريد المتكاملة للغاية والهيكل خفيف الوزن عالي القوة لسلسلة Electric Drive كثافة الطاقة والاستقرار الحراري، وتدعم وظائف القيادة المتقدمة مثل التحكم الذكي في الدفع الرباعي واستعادة الطاقة الحركية.

نظام التصنيع وضمان الجودة

أثناء عملية التصنيع والتسليم، أثبتت سلسلة المحركات الكهربائية قدراتها المتميزة في التصنيع الدقيق ومستوى ضمان الجودة المنهجي، لتصبح قوة الدعم الأساسية في نظام الدفع الكهربائي لمركبات الطاقة الجديدة. من خلال المعالجة عالية الدقة وعمليات المواد المتقدمة وتكنولوجيا التشكيل المتكاملة، فإنه يضمن أن كل مكون لا يزال يتمتع بقوة هيكلية ممتازة وأداء تحكم حراري في ظل بيئات التشغيل عالية التحميل وعالية السرعة. في الوقت نفسه، يتم تشغيل نظام صارم لإدارة الجودة من خلال كل رابط بدءًا من شراء المواد الخام والإنتاج والتجميع وحتى اختبار الماكينة بالكامل، ويتعاون مع التنفيذ الكامل لمعايير ISO/TS16949 لضمان أن المنتج يتمتع بدرجة عالية من الاتساق والموثوقية. وعلى هذا الأساس، توفر سلسلة Electric Drive أيضًا خدمات تطوير شاملة ومخصصة لمصنعي المركبات ومتكاملي الأجزاء، بما في ذلك التصميم الشخصي وتكييف الهيكل والأجهزة وأنظمة التحكم الإلكترونية، وهي مجهزة بدعم هندسي حصري لمساعدة العملاء على تحقيق التكامل السريع وتحسين الأداء في ظل بنية النظام الأساسي. هذه السلسلة من مزايا التصنيع والخدمة تجعلها حل مكونات عالي الجودة جدير بالثقة في أنظمة دفع الطاقة الجديدة.

تضمن عملية التصنيع عالية الدقة أداءً مستقرًا

يأتي نظام القيادة الكهربائية الفعال والآمن أولاً من قدرات المعالجة والتصنيع عالية الدقة والاتساق. تقدم سلسلة المحركات الكهربائية معدات إنتاج ذكية ومؤتمتة بالكامل في عملية التصنيع لضمان أن كل مكون يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة ودقة تجميع.

مركز التصنيع CNC ذو خمسة محاور: تتم معالجة جميع الأجزاء الهيكلية الرئيسية (مثل غلاف المحرك، وسترة مياه التبريد، وتجويف التروس) دفعة واحدة بواسطة أدوات ماكينة CNC ذات وصلة خماسية المحاور. بالمقارنة مع المعدات التقليدية ثلاثية المحاور، يمكن للتصنيع خماسي المحاور أن يضمن بشكل فعال اتساق الأبعاد للأسطح المنحنية المعقدة، والتحكم في معلمات التجميع الرئيسية مثل محورية الغلاف والتخليص المطابق، وتحسين استقرار تشغيل النظام وقدرات التحكم في الضوضاء.

عملية صب قطعة واحدة من الصب بالضغط العالي: بالنسبة لأجزاء مثل غلاف المحرك وسترة مياه التبريد، يتم استخدام مواد سبائك الألومنيوم عالية القوة في الصب بالضغط العالي أو الصب بالضغط المنخفض، ويتم دمجها مع تصميم هيكل القالب من قطعة واحدة. يمكن لهذه الطريقة تحقيق سمك جدار أرق، وقوة أعلى، وموصلية حرارية أفضل، مع تحسين تأثيرات الوزن الخفيف، وتلبية احتياجات التحسين المزدوج لمركبات الطاقة الجديدة لاستهلاك الطاقة والقدرة على التحمل.

يتم نشر عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة الأسطح في وقت واحد: يتم استخدام الكربنة والتبريد وطرق المعالجة الحرارية الأخرى على التروس وأعمدة الإدارة والمكونات الأخرى لتحسين الصلابة ومقاومة التآكل، جنبًا إلى جنب مع عمليات مقاومة التآكل السطحية المختلفة مثل الأكسدة والرش والرحلان الكهربائي لتعزيز عمر المكونات وقدرات التشغيل المستقرة في البيئات القاسية.

نظام صارم لمراقبة الجودة لبناء حجر الزاوية للموثوقية

فيما يتعلق بضمان الجودة، قامت شركة Electric Drive Series ببناء نظام إدارة جودة متعدد المستويات يغطي العملية الكاملة للتحقق من التصميم والإنتاج والتصنيع واختبار المنتج النهائي، وتنفذ بشكل كامل معايير ISO/TS16949 وغيرها من معايير الجودة في صناعة السيارات.

شهادة نظام الجودة ISO/TS16949 للعملية الكاملة: بدءًا من شراء المواد الخام ومعالجة المنتجات شبه النهائية وحتى اختبار التجميع النهائي، يتم التنفيذ الصارم للعمليات القياسية الدولية لصناعة السيارات لضمان استقرار العملية وإمكانية تتبع كل عملية وكل دفعة من المنتجات.

اختبارات خاصة للأداء الرئيسي: قبل مغادرة المصنع، يجب أن يخضع لاختبار التعب الاهتزازي (محاكاة ظروف قيادة السيارة)، واختبار الصدمة الحرارية (التحقق من الدورة الساخنة والباردة السريعة للاستقرار الحراري)، واختبار التشغيل لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة، واختبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) لضمان أن المنتج لا يزال مستقرًا وموثوقًا في ظل مجموعة متنوعة من ظروف العمل الفعلية.

اختبار التقادم الوظيفي بنسبة 100%: يجب على كل وحدة محرك كهربائي جاهزة إكمال اختبار تشغيل الحمل قبل التسليم، ومحاكاة ظروف عمل السيارة الفعلية لعملية التقادم، واختبار إدارتها الحرارية، واستجابة عزم الدوران، وردود فعل الفرامل والعناصر الوظيفية الأخرى، وتحقيق "تسليم خالي من الأخطاء".

دعم خدمات التطوير المخصصة لتحسين كفاءة التنسيق لنظام السيارة بأكمله

من أجل مواجهة احتياجات الشركات المصنعة للمركبات فيما يتعلق بهندسة المنصات والحلول المتكاملة للغاية، تدعم سلسلة Electric Drive خدمات التطوير المخصصة العميقة استنادًا إلى منصات العملاء لتحقيق أفضل توافق بين الهيكل والتحكم الإلكتروني وتنسيق النظام:

دعم التصميم الهيكلي المتباين: وفقًا لتخطيط الهيكل ومتطلبات تصميم المنصة لمصنعي المعدات الأصلية المختلفين، يمكن تخصيص حجم مبيت المحرك وتخطيط قناة المياه وفتحات التثبيت وواجهات التبريد وما إلى ذلك لضمان الحد الأدنى من مساحة التجميع وتخطيط النظام الأكثر معقولية.

قدرات التكيف التعاوني للبرامج والأجهزة: على أساس تخصيص الأجهزة، فإنه يوفر تكييف طبقة البرامج لبروتوكول اتصال وحدة التحكم CAN، واستراتيجية التحكم الإلكتروني، وخوارزمية الإدارة الحرارية، وما إلى ذلك لتلبية احتياجات تكامل نظام السيارة وضبط السيارة، وتحسين كفاءة تطوير النظام الأساسي وتكامل السيارة.

القوة الدافعة للسفر الأخضر: تعزيز تطوير وسائل النقل منخفضة الكربون

المساعدة في تحقيق هدف "ذروة الكربون وحياد الكربون"

تصميم عالي الكفاءة يقلل من استهلاك طاقة السيارة والانبعاثات

استبدال أنظمة الطاقة التقليدية وتقليل الاعتماد على الطاقة الأحفورية

تحسين مؤشرات كفاءة الطاقة في منصة السيارة وتجربة المستخدم

قوة سلسة واستجابة سريعة

تحسين أداء NVH وعمر النظام