Tutto quello che devi sapere sugli assi elettrici

Mentre le aziende di tutto il mondo intensificano i loro sforzi per ridurre le emissioni di carbonio, molte stanno investendo in veicoli elettrici o ibridi. Alcuni sono completamente elettrici, mentre altri hanno elementi elettrici, come un asse elettrico (eAxle), che riducono la loro dipendenza dai combustibili fossili. Elettrificando tutto o parte del gruppo propulsore di un veicolo – i componenti che convertono il carburante o l’elettricità in energia per far muovere il veicolo – aziende e individui possono passare a trasporti a basse emissioni di carbonio. Ecco cosa devi sapere sugli eAxles e cosa riserva il futuro a questo componente vitale. 

L’ingegneria moderna ci ha aiutato a elettrificare molte modalità di trasporto e logistica e ad abbandonare i veicoli ad alto contenuto di carbonio. I veicoli elettrici (EV) hanno ora la potenza e la capacità per competere con i tradizionali veicoli diesel, con una gamma di modelli focalizzati sulle prestazioni e sul carico che raggiungono la parità con i modelli con motore a combustione interna. 

Molte aziende sono passate con successo all’utilizzo dei veicoli elettrici per le consegne dell’ultimo miglio, ma la maggior parte sta ancora elaborando il miglior business case sull’utilizzo dei veicoli elettrici per il trasporto a lungo raggio o di merci pesanti. 

Sebbene le infrastrutture per i veicoli elettrici stiano migliorando in paesi come gli Stati Uniti, non sono ancora pronte a supportare flotte di veicoli elettrici. Uno studio ha rilevato che, entro il 2035, le aree di sosta in grado di ricaricare i camion elettrici avranno lo stesso fabbisogno energetico di una piccola città. E anche per i veicoli che possono percorrere fino a 500 miglia con una singola carica, come il nuovo semirimorchio elettrico di Tesla, il prezzo può essere incredibilmente proibitivo per le aziende con budget modesti.  

I veicoli ibridi rappresentano un’opzione più conveniente e logisticamente realistica per molti individui e aziende. E gli eAxle sono un componente dell’attrezzatura che sta consentendo una vasta gamma di trasformazioni dei veicoli elettrici, dalle soluzioni ibride ai veicoli completamente elettrici. Ma cosa sono, esattamente?
 

Cos'è un eAxle? 

Gli eAxle sono l'innovazione più recente che potrebbe cambiare il modo in cui promuoviamo i veicoli. Innanzitutto, diamo una rapida occhiata a cos'è un assale standard e a cosa serve. 

L'asse standard è uno dei componenti chiave di un veicolo. È uno dei cinque elementi che compongono il gruppo propulsore di un veicolo, che prende energia dal motore o dalla batteria e la trasmette alle ruote per farti muovere. Un gruppo propulsore standard è costituito da un motore (o un motore elettrico per veicoli elettrici o a celle a combustibile), trasmissione, albero di trasmissione, differenziale e assi. All'interno del gruppo propulsore, i compiti principali dell'asse sono sostenere il telaio e il peso complessivo del veicolo e trasferire la potenza alle ruote per spingere il veicolo.

Gli assali standard trasferiscono potenza e coppia dal motore per spostare un veicolo nella direzione desiderata. La prima versione era poco più di un'asta con due ruote attaccate, ma gli assali moderni offrono molto più controllo per facilitare una guida fluida e sicura. Tutti i veicoli hanno un asse anteriore e uno posteriore per supportare quattro ruote, ma i veicoli più grandi hanno più assi per supportare un telaio più grande e un numero maggiore di ruote. Gli assali sono una parte essenziale di qualsiasi veicolo poiché danno al conducente il controllo sulla direzione che sta prendendo. 

Tuttavia, negli ultimi due decenni, sempre più produttori hanno iniziato a combinare l’asse con diversi componenti per creare una soluzione più adatta ai veicoli sostenibili: l’eAxle. 

Un eAxle è un sistema di azionamento elettrico che integra i componenti necessari per la propulsione di un veicolo utilizzando una struttura ad asse tradizionale. Con ingranaggi progettati per gestire un'elevata coppia del motore e quantità elevate di rigenerazione dei freni, gli eAxles, come le offerte scalabili di Accelera, possono essere adattati per soddisfare varie esigenze in base all'applicazione del veicolo, al ciclo di lavoro, ai requisiti regionali e al ciclo di lavoro. 
 

Come vengono alimentati gli eAxle?

Gli eAxle prendono energia dai motori alimentati a batteria, che comunemente utilizzano batterie agli ioni di litio (Li-ion). Gli assi in genere hanno un motore ma, a seconda delle dimensioni dell'asse, possono averne due per garantire che possano fornire un livello di energia sufficientemente elevato. L'ultima generazione di eAxle ha componenti come il motore e la trasmissione incorporati in uno solo, che nel loro insieme possono pesare molto meno delle tre parti separate. 
 

Quali motori utilizzano gli eAxles?

Gli eAxles possono essere alimentati da una gamma di diversi tipi di motore. Alcune opzioni includono:

• Motore sincrono a magneti permanenti – I motori PMS sono particolarmente adatti ad ambienti ad alte prestazioni grazie alla loro elevata densità di potenza ed efficienza.
• Motore a induzione – Anche se sono relativamente economici e considerati un'opzione semplice e duratura, i motori a induzione hanno un'efficienza e un potenziale di potenza inferiori.
• Motore a riluttanza commutata: utilizzando la coppia di riluttanza, i motori a riluttanza commutata possono offrire un'elevata efficienza di azionamento del motore in un motore semplice ed economico, sebbene abbiano una capacità di coppia inferiore.

I propulsori elettrici (ePowertrain) hanno in genere uno dei tre posizionamenti del motore: posizionare il motore direttamente nell'asse, utilizzare una soluzione di azionamento centralizzata o optare per un motore centralizzato con cambio. La scelta di un eAxle integrato può ridurre la resistenza aerodinamica, rendendo il veicolo più snello e prevenendo un consumo eccessivo di energia.  
 

Utilizzo di celle a combustibile per alimentare eAxles

Come le batterie, anche le celle a combustibile sono una fonte di energia sostenibile per i veicoli a emissioni zero. Per spiegare la tecnologia in termini più semplici, una cella a combustibile ha due elettrodi – un elettrodo negativo (anodo) e un elettrodo positivo (catodo) – che si trovano su entrambi i lati di un elettrolita. L'anodo è alimentato con una fonte di energia, che in una cella a combustibile a idrogeno è l'idrogeno, e un catalizzatore separa le molecole in protoni ed elettroni. Il risultato è elettricità ed emissioni innocue sotto forma di acqua e calore. 
Una cella a combustibile alimentata a idrogeno produce emissioni basse o nulle (a seconda della fonte di elettricità che alimenta l’elettrolisi). L’idrogeno si preannuncia come un’alternativa sostenibile per il futuro; anche se al momento non esistono ancora le infrastrutture necessarie per rendere i veicoli alimentati a idrogeno un’opzione praticabile, la tecnologia sta avanzando rapidamente. Si prevede che i veicoli alimentati a idrogeno potrebbero circolare in massa sulle strade e sulle ferrovie entro il 2030. 
 

I vantaggi di eAxle

Gli eAxles potrebbero essere fondamentali per aiutare le aziende a passare da una flotta alimentata a combustibili fossili a veicoli ibridi o completamente elettrici. Tuttavia, i vantaggi derivanti dall’installazione di un eAxle vanno ben oltre il suo potenziale di riduzione delle emissioni di carbonio. Questi componenti moderni presentano numerosi vantaggi, tra cui:

• Migliore manutenibilità della flotta poiché gli eAxles possono essere più facili da integrare in un veicolo e ridurre il numero di parti separate.
• Potenziale per una maggiore efficienza della trasmissione con perdite di ingranaggi ridotte.
• Aumenta la durata della vita e riduce la manutenzione dei freni attraverso la frenata rigenerativa.
• I componenti condensati solitamente si diffondono nell'intero telaio in un asse più compatto.
• Libera spazio per posizionare le batterie all'interno dei binari del telaio nel punto più protetto del telaio. E, se è necessaria una maggiore autonomia, è possibile aggiungere batterie aggiuntive all'esterno dei longheroni del telaio invece dei tradizionali serbatoi del carburante, riducendo ulteriormente la dipendenza del veicolo dai carburanti.
• Riduce l'inquinamento acustico perché il veicolo è più silenzioso durante la marcia.
• Facilita un'esperienza di guida piacevole con una risposta istantanea della coppia.

Adattare i veicoli per il futuro

L’acquisto di nuovi veicoli è un costo che molte aziende non possono permettersi. Adattare i camion esistenti installando un eAxle è un percorso più conveniente per rendere una flotta più sostenibile. Alcuni eAxle e sistemi di propulsione, come quelli di Accelera™ di Cummins, sono stati progettati con un'architettura intrinsecamente modulare. 

Gli eAxle Accelera™ mantengono l'hardware di montaggio dell'asse esistente per semplificare l'integrazione OEM. Modelli come Accelera 14Xe sono adatti per una vasta gamma di configurazioni di veicoli, tra cui elettrico, ibrido in serie e ibrido plug-in. Con varie opzioni di trasmissione per diverse applicazioni, compresi carichi pesanti o a lungo raggio, i nostri eAxle facilitano una minore dipendenza dal carburante e un trasporto più sostenibile.