از آنجایی که شهرهای سراسر جهان گسترش می یابند و جمعیت آنها متراکم تر می شود، فشار برای تحویل کارآمد، پایدار و مقرون به صرفه حمل و نقل شهری هرگز بیشتر نبوده است. اپراتورهای ناوگان - از خدمات اتوبوس شهری به شرکت های تحویل آخرین مایل - در خط مقدم این تحول شهری قرار دارند، توسعه درایو های الکتریکی با کارایی بالا، این سیستم ها صرفا در مورد جایگزینی موتورهای احتراق داخلی نیستند؛ آنها یک حرکت اساسی در محیط های آلودگی شهری را نشان می دهند، و هزینه های پایین تر از آن را کاهش می دهند.

درک رانندگان الکتریکی برای برنامه های کاربردی ناوگان

یک درایو الکتریکی سیستم کامل است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند تا یک وسیله نقلیه را به حرکت مکانیکی منتقل کند - چه اتوبوس های الکتریکی، تحویل، کامیون ها، یا دستگاه های میکرو-مومایی - محرک باید قابلیت اطمینان را در بسیاری از مایل ها، مقاومت مکرر چرخه توقف و رو به جلو، و پشتیبانی از قطعات کلیدی شامل موتور، باتری، برق، برق، برق، برق، و برق (در کل، اتصال های حیاتی و سیستم کنترل حرارتی) و اتصال به همان اندازه.

اجزای اصلی و نقش های آنها

  • موتور های ثابت مغناطیسی مدرن (PMSMs) و موتورهای القا گشتاور بالا را در سرعت های پایین ارائه می دهند که برای شتاب سریع از توقف و بالا رفتن از نمرات شهری ضروری است.
  • چگالی انرژی (kWh/kg) به طور مستقیم بر محدوده وسیله نقلیه تاثیر می گذارد، در حالی که چگالی انرژی (kW / کیلوگرم) بر شتاب برای وسایل نقلیه ناوگان، زندگی چرخه و ثبات حرارتی مهم است. فسفات آهن لیتیوم (LFP) شیمی دان ها محبوبیت برای ایمنی و طول عمر خود را به دست می آورند، در حالی که نیکلمن-کره انرژی بالاتر (MC) ادامه می دهد.
  • - کاربید پیشرفته سیلیکون (SiC) و گالیم نیتید (GaN) فرکانس های سوئیچ بالاتر، کاهش تلفات و تولید گرما را فعال می کند.این اجازه می دهد تا برای اینورتر های فشرده تر که می توانند ترمز مجدد را کنترل کنند - یک ویژگی کلیدی برای رانندگی شهری که در آن رویدادهای ترمز مکرر هستند.
  • مدیریت ضربان: بیش از حد گرم کردن یک عامل پیشرو برای کاهش و شکست درایو است.

چالش های طراحی خاص برای ناوگان شهری

توسعه محرک های با کارایی بالا برای تحرک شهری چالش های منحصر به فرد در مقایسه با خودروهای مسافربری که برای استفاده از بزرگراه ها در نظر گرفته شده اند، اغلب برای 12 تا 18 ساعت در روز در ترافیک متراکم کار می کنند، با سفرهای کوتاه و توقف مکرر، این چرخه وظیفه استرس را بر باتری (میزان شارژ بالا / ⁇ ) و موتور (راسرگرم گشتاور ترانسی) قرار می دهد.

مدیریت انرژی و اضطراب محدوده

ناوگان شهری باید محدوده با ظرفیت حمل و نقل و مسافر را متعادل کند. یک ون تحویل که از شارژ در اواسط مسیر برنامه ها را مختل می کند و هزینه ها را افزایش می دهد، بنابراین، بهره وری رانندگی در سرعت های پایین و در طول بازسازی، راه حل هایی مانند تخصیص انرژی هوشمند (به عنوان مثال اولویت بندی بیش از حرارت کابین) و مدیریت انرژی پیش بینی شده با استفاده از داده های GPS و ترافیک استاندارد می شود.

وزن و بسته بندی

هر کیلوگرم اضافه شده به یک وسیله نقلیه ناوگان کاهش ظرفیت بار یا مواد مسافر.خشونت وزن - مانند محفظه های کربن فیبر، مسکن آلومینیوم و فولاد با قدرت بالا - برای موتورهای و واحدهای برق یکپارچه موتور سوار موتور و برق (e-axles) ساده سازی بسته بندی و کاهش توده های بدون برسونگ، بهبود راحتی و کنترل.

قابلیت های دور بودن و نگهداری

اپراتورهای ناوگان نیاز به دسترسی بالا دارند. اجزای محرک باید صدها هزار مایل با حداقل تعمیر و نگهداری باقی بمانند. موتور های ⁇ و بلبرینگ های مهر و موم شده فواصل خدمات را کاهش می دهند.از طریق تلهاتیک اجازه می دهد تا تعمیر و نگهداری پیش بینی شده، اپراتورهای هشدار به شکست های بالقوه قبل از خرابی آنها را کاهش دهد.

نوآوری های رانندگی بهبود عملکرد

چندین پیشرفت تکنولوژیکی باعث می شود تا عملکرد الکتریکی به ارتفاع های جدید، به طور مستقیم به ناوگان شهری سود برساند.

باتری های جامد

باتری های حالت جامد جایگزین الکترولیت مایع با مواد جامد، به طور بالقوه دو برابر چگالی انرژی در حالی که بهبود ایمنی، این بدان معنی است که محدوده طولانی تر و زمان شارژ کوتاه تر. تویوتا، QuantumScape، و دیگران در حال رقابت برای تجاری سازی این باتری ها، با استقرار خلبان انتظار می رود تا 2026-2028.

شارژ بی سیم و انتقال قدرت Inductive

برای ناوگان های مبتنی بر دوپات، پد های شارژ بی سیم که در نقاط پارکینگ جاسازی شده اند می توانند به طور خودکار وسایل نقلیه را بدون کابل های پلاگین شارژ کنند، این هزینه های کار و خطاهای اپراتور را کاهش می دهد.سیستم های بی سیم با قدرت بالا (50 کیلووات و بالاتر) برای اتوبوس ها و کامیون های تحویل آزمایش می شوند.

الگوریتم های کنترل یکپارچه

درایوهای مدرن از الگوریتم های کنترل زمان واقعی استفاده می کنند که گشتاور حرکتی، ترمز مجدد و مدل های یادگیری ماشین را هماهنگ می کنند.

Dual-Motor و گشتاور بردار

وسایل نقلیه شهری با کارایی بالا گاهی اوقات از موتورهای دوگانه (یک محور) برای فعال کردن گشتاور استفاده می کنند، این باعث می شود کشش در جاده های لغزنده افزایش یابد، ثبات در طول گوشه گیری را افزایش دهد و می تواند انرژی را از هر چرخ به طور مستقل بازیابی کند.

تنظیم مقررات و زیرساخت های منظر

مقررات دولتی تسریع در تصویب رانندگان الکتریکی است.[۱] بسیاری از شهرها در حال اجرای مناطق کم ارتفاع، ماموریت های خودرو صفر، و خرید یارانه برای ناوگان.در اتحادیه اروپا، traint برای ۵۵ بسته اهداف کاهش کربن جاه طلبانه برای وسایل نقلیه تجاری را به طور مشابه، ایالات متحده هدایت می کند [۳:۳] استانداردهای سنگین گاز برای وسایل نقلیه سنگین تر برای حمل و نقل های سنگین تر [F:2.

زیرساخت های شارژ همچنان یک تنگنا است. ایستگاه های شارژ سریع عمومی اغلب برای اتومبیل های مسافربری طراحی شده اند، فاقد فضا و قدرت مورد نیاز برای وسایل نقلیه بزرگ تر ناوگان، با این حال، سیستم های جدید مگاوات شارژ شده (MCS) برای کامیون های برقی سنگین و اتوبوس ها، به طور قابل توجهی کاهش خرابی.

مفاهیم اقتصادی برای اپراتورهای ناوگان

کل هزینه مالکیت (TCO) متریک نهایی برای تصمیم گیرندگان ناوگان است. (FLT 1) رانندگان رانندگی هزینه های بالاتر را دارند، اما هزینه های پایین تر در هر مایل برای سوخت و نگهداری، مطالعه ای با استفاده از برق محلی و تجهیزات ذخیره شده (FLT 1) دریافت که اتوبوس های الکتریکی می توانند به برابری با دیزل در 5 تا 8 سال، بسته به مصرف برق محلی و انرژی ذخیره شده در طول زمان ناوگان (2G) اجازه می دهد تا بیشتر استفاده از طریق استفاده از وسایل نقلیه (2G)

هزینه های تعمیر و نگهداری

رانندگان الکتریکی بخش های متحرک بسیار کمتری نسبت به موتورهای احتراق داخلی دارند.بدون تغییرات روغن، هیچ سیستم اگزوز، بدون کمربند زمان بندی، پوشش ترمز را کاهش می دهد. ناوگان گزارش 30 تا 50٪ هزینه های نگهداری پایین تر برای وسایل نقلیه الکتریکی، با صرفه جویی در افزایش به عنوان فن آوری درایو بالغ.

تاثیر بر تحرک شهری و پایداری

رانندگان الکتریکی با عملکرد بالا به طور مستقیم فعال تمیزتر، آرام تر و تحرک شهری کارآمدتر است. اتوبوس های الکتریکی آلودگی هوای محلی را در راهروهای پرجمعیت کاهش می دهند.وگان تحویل الکتریکی می توانند در شب در مناطق مسکونی بدون شکایت سر و صدا کار کنند.

از منظر سیستم ها، رانندگان الکتریکی به خوبی با زیرساخت های شهری هوشمند ادغام می شوند. چراغ های ترافیک می توانند با وسایل نقلیه برای بهینه سازی استفاده از انرژی ارتباط برقرار کنند. شارژ بی سیم در ایستگاه ها می تواند به طور نامحدود گسترش یابد.

آینده چشم انداز و روند نوظهور

سرعت نوآوری در محرک های الکتریکی نشان دهنده کاهش سرعت نیست.در طول دهه آینده ما می توانیم انتظار داشته باشیم:

  • طرح های موتور نسل بعدی: موتورهای شار Axial تراکم گشتاور بالاتری را ارائه می دهند و می توانند به طور مستقیم در چرخ ها نصب شوند، انتقال به طور کامل حذف شوند.
  • [FLT:] بازیافت و استفاده از ثانویه: ناوگان خواهد شد در اوایل تصویب از باتری به عنوان یک سرویس مدل، که در آن مالکیت بسته از مالکیت خودرو جدا شده است، کاهش هزینه های جلو.
  • دوقلوها و شبیه سازی دیجیتال: اپراتورهای ناوگان از دوقلوهای دیجیتال برای شبیه سازی عملکرد محرک در مسیر های دنیای واقعی، بهینه سازی قطعات و ظرفیت باتری قبل از خرید استفاده می کنند.
  • Integration با انرژی تجدید پذیر: بدنه های خودرو و الگوریتم های شارژ هوشمند که اولویت بندی انرژی تجدید پذیر خارج از حباب را بیشتر از کربن رد پای پایین تر خواهد کرد.

از آنجایی که این تکنولوژی ها همگرا هستند، چشم انداز تحرک شهری تغییر خواهد کرد. ناوگان ها تمیزتر، کارآمد تر و پاسخگوتر به نیازهای شهرها و شهروندانشان خواهند شد.در این صورت، نیروی محرکه الکتریکی تنها جزء نیست؛ این پایه ای است که نسل بعدی حمل و نقل پایدار ساخته شده است.