Sistemul de ambreiaj controlabil dinamic - o soluție electromecanică de deconectare a punții electrice

Acest sistem reprezintă legătura lipsă în ceea ce privește propulsia electrificată AWD și 4WD eficientă și cu performanțe ridicate:

Numeroase țări au impus propulsia electrică ca o cerință pentru toate sau pentru un procent ridicat din vânzările de vehicule noi în viitorul foarte apropiat. Prin urmare, sectorul transporturilor se confruntă cu o schimbare rapidă, fără precedent, în ceea ce privește dezvoltarea, oferta și cererea de produse. Printre tehnologiile critice care ocupă un loc important pe această listă se numără bateriile și sistemele de propulsie electrică. Cu toate acestea, pentru a satisface cererea mare a consumatorilor de SUV-uri și camioane ușoare cu tracțiune integrală (AWD) și tracțiune integrală (4WD), sunt necesare noi soluții de gestionare a cuplului, concepute special pentru sistemele de propulsie electrică. Means Industries are un palmares de succes în ceea ce privește aducerea de tehnologii în premieră pe piață în domeniul vehiculelor, inclusiv ambreiajul unidirecțional selectabil și procesele avansate de curgere a aluminiului.
Prin urmare, compania a fost pregătită să abordeze această problemă cheie atunci când a dezvoltat ambreiajul dinamic controlabil, un sistem de deconectare electro-mecanică a punții E, care este în prezent lansat în producție pe o suită de vehicule electrice (EV) cu tracțiune integrală 4WD. Acest sistem inovator de deconectare angrenează și dezangajează fără probleme trenurile de rulare electrice față și spate, permițând o vectorizare aproape instantanee a cuplului, conservând în același timp energia și prelungind autonomia vehiculului cu până la 10%.
Trecerea la nivel mondial la vehiculele electrice în locul motoarelor cu combustie internă (ICE) a lansat o abundență de companii tehnologice de tip start-up, la fel ca în primele zile ale Silicon Valley. Multe dintre aceste întreprinderi nou-înființate au produse și soluții de viitor care necesită ajutorul unor companii de nivel 1 agile, cu un istoric de succes în a-și ajuta clienții să creeze și să lanseze produse de succes din punct de vedere comercial. De asemenea, este posibil să aibă nevoie de expertiza și tehnicile de fabricație dezvoltate de furnizorii globali consacrați pentru a mări volumul de producție, respectând în același timp cerințele stricte de calitate.
Means Industries, o companie din cadrul Amsted Automotive Group, se remarcă în domeniul furnizorilor de soluții de propulsie. De aproape 100 de ani, Means s-a impus ca furnizor de înaltă calitate pentru mulți dintre clienții săi OEM. Structura sa agilă și concentrarea neobosită asupra inovațiilor de ultimă oră le oferă clienților ritmul dinamic al unui start-up și sprijinul stabil și continuitatea unui furnizor global stabilit, bine informat și experimentat, capabil să fabrice producția de volum și să îndeplinească sau să depășească toate certificările de calitate pentru industria auto. Means le oferă clienților un parteneriat specializat în dezvoltarea de sisteme avansate de ambreiaj mecanic și electromecanic, primele pe piață, pentru vehicule de performanță și vehicule comerciale ușoare și grele.
Amsted Automotive este, de asemenea, un lider în industria de asamblare integrată a structurilor complexe de deformare a metalelor, metalurgie acționată, deformare la rece în formă de plasă și materiale compozite magnetice moi. Fiecare dintre tehnologiile Amsted Automotive permite clienților săi să proiecteze sisteme de transmisie și de transmisie electronică mai ușoare și mai eficiente. În calitate de furnizor de servicii complete, Amsted Automotive dispune de capacitățile necesare pentru a proiecta și a dezvolta la nivel intern soluții performante și rentabile, iar aceste economii sunt transferate partenerilor săi.

Inovație în materie de ambreiaje pentru piața vehiculelor electrice

Ambreiajele concepute pentru sistemele de propulsie tradiționale cu motoare cu ardere internă nu au fost proiectate pentru parametrii și caracteristicile unice întâlnite în sistemele de propulsie electrică. Acest lucru a creat o cerere pentru noi soluții în domeniul tehnologiei de ambreiaj și deconectare pentru vehicule electrice.

Era nevoie de soluții discrete și modulare care să poată fi integrate în sistemele electromecanice care funcționează cu sursele de alimentare de la bord, dar care să nu concureze pentru spațiu și energie din partea sistemului de propulsie electrică. Rezultatul trebuia să fie o performanță lină și o eficiență energetică în sistemul de transfer al cuplului, combinate cu o reducere a pierderilor de energie și a masei în transmisii și transmisii. De asemenea, sistemul trebuia să îndeplinească cerințele de reglementare ale industriei auto, inclusiv standardele de emisii. Acest lucru i-a determinat pe cei de la Means să dezvolte ambreiajul de deconectare dinamic. Acesta permite componentelor să se cupleze și să se decupleze fără probleme, cu o funcționalitate la cerere imperceptibilă pentru șofer. Dezvoltarea unor sisteme AWD și 4WD eficiente, fără întreruperi și la cerere pentru vehiculele electrice este deosebit de importantă pentru vehiculele utilitare sport (SUV) și vehiculele utilitare crossover (CUV), deoarece acestea sunt segmentele cu cea mai rapidă creștere la nivel global. În plus față de camionetele ușoare, care și-au menținut cota de piață semnificativă timp de decenii. Aceste vehicule atrag consumatorii din mai multe motive, inclusiv din cauza mobilității suplimentare și a avantajelor de siguranță pe care le oferă faptul că dispun de tracțiune integrală și 4x4.
Avantajele ambreiajului dinamic controlabil și ale deconectării electro-mecanice a punții E-Axle
● Ambalare tehnologică discretă și simplificată
● Cuplare și decuplare imperceptibilă
● Ușor de aplicat, calibrat și utilizat
● Cuplu intens și design robust, ideal pentru furnizarea de componente de calitate și gestionarea cerințelor extreme de cuplu și impact ale propulsiei vehiculelor electrice

Probleme legate de utilizarea ambreiajelor tradiționale în Vehiculele Electrice

Pur și simplu, ambreiajele auto tradiționale nu au fost proiectate pentru a fi utilizate în cazul propulsiei electrice. Ambreiajele tradiționale, cum ar fi ambreiajele hidraulice sau chiar cele cu acționare electrică, cresc dramatic pierderile de putere și masa sistemului. De asemenea, acestea se dovedesc a fi dificil de calibrat și nu reprezintă cea mai bună soluție pentru acționarea instantanee dorită de consumatorii de AWD și 4WD.
Producătorii de echipamente originale au utilizat de obicei ambreiaje cu disc sau pachete de ambreiaje umede în aceste sisteme pentru a deconecta punțile motoare față și spate. Ambreiajele de tip "disc" sau alte dispozitive de blocare mecanică tipice necesită adesea o cantitate semnificativă de energie de acționare și de menținere, pot fi greu de utilizat, sunt adesea lente la angajare și lipsesc de fluiditate - această angajare "greoaie" poate fi deranjantă pentru șofer. Pe de altă parte, blocurile de ambreiaj umede sunt ușor de utilizat și au performanțe bune, dar sunt remarcabil de ineficiente și grele. Acestea se bazează exclusiv pe sistemul hidraulic, ceea ce este incompatibil cu ideea unor modele de propulsie electrică eficiente și rentabile. În plus, configurațiile de ambreiaj umed nu sunt, prin ele însele, un dispozitiv mecanic de "blocare". În plus, acestea ar necesita ca inginerul de transmisie să dezvolte un întreg sistem hidraulic adiacent pentru a asigura funcționarea ambreiajului, ceea ce adaugă masă, costuri și complexitate la sistem.

În timp ce aceste două tipuri de ambreiaje pot fi bine integrate în sisteme de propulsie corespunzătoare bazate pe motoare cu ardere internă, deficiențele lor sunt agravate atunci când sunt utilizate într-un sistem de propulsie electrică - unde sistemul hidraulic a fost aproape eliminat. Sistemele de propulsie pentru vehicule electrice favorizează soluțiile mecatronice care sunt ușor de calibrat și care consumă foarte puțină energie pentru angajare și menținerea stării de funcționare.
Abordarea unei probleme cheie în domeniul propulsiei electrice a dus la dezvoltarea ambreiajului dinamic controlabil, un sistem electro-mecanic de deconectare a punții motoare electrice care cuplează și deconectează în mod eficient trenurile de rulare electrice spate de la punțile motoare, conservând energia și prelungind autonomia vehiculului.

Depășirea limitelor noii tehnologii de ambreiaj pentru vehicule electrice

Cu ajutorul ambreiajului dinamic controlabil (Dynamic Controllable Clutch - DCC), Means a dezvoltat o modalitate inedită de deconectare a motorului electric de la roți în cazul unităților de propulsie electrică, o modalitate care ar permite, de asemenea, economisirea energiei și extinderea autonomiei vehiculului cu până la 10%.

DCC oferă avantajele de blocare în stare fără o sursă de alimentare constantă. Controlul hidraulic este eliminat, la fel ca și costurile și complexitatea asociate. Chiar și cerințele electrice sunt reduse, deoarece energia este consumată doar în timpul tranziției de stare. DCC utilizează acționarea electrică pentru a crea o eficiență substanțială a ambalajului și a sistemului prin eliminarea sistemelor hidraulice complexe.
DCC folosește un sistem de acționare electromagnetică de 12 volți care utilizează un actuator liniar pentru a schimba DCC între stări. DCC se blochează magnetic în fiecare stare, ceea ce reduce semnificativ necesarul de energie pentru a menține un sistem AWD sau 4WD angajat.
Această aplicație a mecatronicii permite timpi de schimbare a treptelor de viteză mai mici de 20 de milisecunde ! Designul robust, care este discret și într-un pachet simplificat, reduce, de asemenea, riscurile asociate cu aplicațiile de performanță și cu impactul cuplurilor mari din sistemele de propulsie electrificate.
Aplicația electro-mecanică de deconectare a punții electrice a DCC oferă o conectare și deconectare eficientă și imperceptibilă a transmisiei electrice față și spate de la punțile motoare, menținând în același timp capacitatea completă pe șosea și în afara acesteia.
Și iată o altă premieră care a fost realizată: Deconectarea electrodinamică a punții electrice este prima soluție de deconectare de serie care este amplasată la ieșirea transmisiei EV.

Provocările inițiale ale implementării tehnologiei de deconectare

Există cu siguranță provocări - dar nu și obstacole - în a fi primul pe piață cu orice tehnologie sau produs nou. Pentru a adapta DCC ca dispozitiv de deconectare electro-mecanică a punții electrice pentru a satisface nevoile unui partener OEM cu un vehicul electric cu tracțiune integrală 4WD în curs de dezvoltare pentru implementare în 2021, realizările au inclus:
● Lucrul în cadrul unui timp de dezvoltare condensat de 2 ani, de la începutul proiectului până la lansare.
● Specificații suficient de robuste pentru un vehicul de performanță cu tracțiune integrală care atinge 0- 100 km/h în 3 secunde, off-roading și capacitate de tractare de până la 11.000 de lire sterline.
● Capacitatea de a transfera un cuplu final de 8.500 Nm .
● Angajare și dezangajare imperceptibilă a ambreiajelor.
● Mediu etanș pentru întreaga durată de viață în afara transmisiei.
● Fiind amplasat în afara transmisiei, ansamblul de ambreiaj ar fi expus la elemente dure și la terenuri variate pe care un vehicul 4WD de performanță le poate întâlni atât pe șosea, cât și în afara acesteia, cum ar fi noroi, praf, apă și nisip. De asemenea, ar fi expus la schimbările de vreme și de mediu, inclusiv în deșert și tundră.
Ambreiajul dinamic controlabil și soluțiile de deconectare electro-mecanică a punții electrice oferă o modalitate nouă de deconectare a motorului electric de la roți în cazul unităților de propulsie electrică, o modalitate care ar permite, de asemenea, economisirea energiei și extinderea autonomiei vehiculului cu până la 10%.

Dynamic Controllable Clutch & Electro-Mechanical E-Axle Disconnect Performance
● Oportunitate semnificativă de reducere a bateriei și a masei structurale
● Timp de cuplare sub 20 de milisecunde
● Transfer de 8.500 Nm de cuplu final
● Autonomie a bateriei cu 10% mai mare datorită eficienței energetice îmbunătățite Tehnologie brevetată care a facilitat inovația ambreiajului pentru vehicule electrice
Printre soluțiile mecanice inovatoare pentru proiectarea unui sistem de deconectare eficient se numără aceste tehnologii Means brevetate și în curs de brevetare:
● Ansamblu de cuplare și control al cuplajului de depășire, ansamblul de cuplare și elementul de blocare utilizat în cadrul acestuia.
● Dispozitiv și aparat pentru controlul modului de funcționare a unui ansamblu de cuplare, a unui ansamblu de cuplare și control și a ansamblurilor de deconectare și trecere a motorului electric.
● Ansamblu de cuplare și control electrodinamic și dispozitiv de acționare liniară comutabil pentru utilizarea acestuia.