Etelligence Quotient : conduire l’avenir des camionnettes électriques à usage intensif

Les camionnettes électriques arrivent. Le Rivian R1T et le GMC Hummer EV sont les premiers que nous avons conduits et testés, mais beaucoup d’autres sont en préparation. À ce jour, cependant, malgré leur poids à vide et leur poids brut élevés, la plupart des camionnettes électriques sur notre radar sont légères en termes de charge utile, et la plupart des entrées provenant d’acteurs traditionnels utilisent des moteurs montés sur la carrosserie et entièrement indépendants. suspensions. Magna estime que si les camionnettes électriques doivent assumer les tâches de levage (et de traction) lourdes des 2500 et 3500 duallies d’aujourd’hui, elles auront besoin des essieux moteurs et des ressorts à lames que les camions d’aujourd’hui utilisent.

L’essieu moteur électrifié eBeam de Magna est conçu pour remplacer directement les suspensions arrière à essieu moteur d’aujourd’hui, avec exactement les mêmes supports de ressort et d’amortisseur utilisés par les camions à combustion interne. Celui-ci intègre les bouts d’essieu en acier utilisés sur un GMC Sierra Denali. Le moteur est coaxial, ce qui signifie que l’arbre d’essieu du côté gauche traverse directement le rotor, l’engrenage de réduction faisant saillie vers l’avant à partir du centre de manière à occuper la même enveloppe physique que le nez d’un différentiel typique. Le fait de voir le rouleau B de la vibration que ce moteur eBeam doit supporter nous a fait nous inquiéter de la conception des roulements, etc., mais nous sommes assurés que la fréquence des vibrations de l’essieu moteur est suffisamment basse pour ne pas poser de problèmes graves avec le moteur.

L’exemple présenté ici concerne un essieu arrière non directeur, mais Magna envisage d’offrir un essieu eBeam avant direct orientable, et peut-être même une troisième variante optimisée pour permettre une direction arrière à angle plus petit afin d’améliorer la maniabilité et de faciliter le recul de la remorque.

Le moteur de type à aimant permanent de l’eBeam peut être mis à l’échelle jusqu’à 335 ch et un maximum de 582 lb-pi, ce qui équivaut à 7 376 lb-pi de couple d’essieu tournant à travers un engrenage de 12,67: 1. En parlant de cela, il s’agit d’une réduction en deux étapes, avec un ensemble d’engrenages à grande vitesse (engrenages avec des dents plus fines illustrées à gauche) et une réduction secondaire à basse vitesse (dents plus grosses pour un couple plus élevé à droite). En échangeant simplement différents engrenages à basse vitesse, cette conception d’essieu peut fournir un engrenage de réduction dans une plage de 12: 1 à 17: 1 pour s’adapter à divers cycles de service de camion, tailles de pneus, etc. La puissance du moteur peut également être mise à l’échelle. Les composants internes du différentiel sont essentiellement identiques à ceux d’un essieu Dana 60.

À son état actuel de développement, utilisant une électronique de puissance à distance montée sur la carrosserie, on nous dit que l’eBeam ne pèse que 40 livres de plus que l’essieu moteur GMC Sierra 2500HD non alimenté qu’il remplace sur la camionnette électrique EtelligentForce. C’est une augmentation de seulement 4 pour cent. Magna envisage d’incorporer éventuellement l’onduleur sur l’assemblage eBeam pour augmenter l’efficacité et réduire le poids total du système et dit que cela ajoutera 10 livres ou moins à l’essieu lui-même.

Pour les camionnettes électriques de poids moyen qui ne nécessitent pas de suspension avant à essieu moteur, Magna propose sa solution trois-en-un d’assemblage moteur/réducteur/inverseur eDS Mid+. Comme l’eBeam, l’eDS est conçu pour se boulonner directement dans un camion existant, en conservant les points de montage de l’arbre d’essieu du camion à combustion. Conçu pour servir d’essieu secondaire (aidant à l’accélération et aidant dans les situations de faible couple), ce moteur de type à aimant permanent est doté d’un découpleur pour faire tourner le moteur au ralenti et éliminer la traînée électrique produite par un moteur à aimant permanent à roue libre. Il peut se reconnecter en aussi peu que deux dixièmes de seconde. (Un moteur à induction à courant alternatif est également disponible dans la gamme eDS, ce qui évite d’avoir recours au découpleur.) Dans la version Mid+ que nous avons échantillonnée, il produit un maximum de 228 ch et 237 lb-pi. Avec l’échantillonnage de 11,72: 1, cela équivaut à 2 781 lb-pi de couple d’essieu, mais là encore, la puissance et l’engrenage peuvent être adaptés en conséquence, et il existe des variantes plus grandes et plus petites de ce moteur.

En utilisant une suspension de report ou peut-être simplement en augmentant légèrement les taux de ressort/amortisseur pour compenser le poids supplémentaire des batteries, il ne devrait pas être nécessaire de déclasser les camionnettes électriques lourdes utilisant le groupe motopropulseur boulonné de Magna. La priorité de réglage de ces camions est la performance continue en montant une pente soutenue avec une charge. Et en prime, on nous dit que le pick-up EtelligentForce est capable de descendre une pente de 7% à une vitesse constante sans utiliser les freins à friction, lorsqu’il est chargé à un poids brut combiné de 24 000 livres. Cela renforcera la confiance dans le remorquage en montagne.

Notre premier eBeam a été légèrement déclassé pour produire seulement 295 ch dans un GMC Sierra 2500HD 2021 et monté à l’aide des ressorts et amortisseurs d’origine. Associé au moteur eDS Mid +, le camion a produit un total de 523 ch et 819 lb-pi, et il a grimpé à 60 mph en 4,6 secondes très crédibles, en route vers un quart de mile de 13,7 secondes, sur la 99 limiteur de vitesse -mph. Nous l’avons échantillonné dos à dos avec un GMC Sierra 2500HD similaire sur un champ de neige, un champ de glace et une route d’évaluation de conduite à deux pistes enneigée. Le camion Magna EtelligentForce et le GMC d’origine roulaient comme des camions lourds, et les quelque 550 livres ajoutées par la batterie de 80 kWh ont lissé sa conduite. Nous n’avons détecté aucun effet néfaste de l’eBeam plus lourd, et nous nous sommes amusés à faire de grandes dérives en toute impunité.

Le camion EtelligentForce est un démonstrateur technologique et non un prototype de production. En tant que tel, il ne bénéficie ni d’une optimisation NVH ni d’une programmation de contrôle de stabilité. Et pourtant, avec des moteurs électriques aux deux extrémités, le système peut se stabiliser avec de la puissance d’une manière qui serait autrement impossible dans un camion lourd avec une répartition de couple avant/arrière définie. En maîtrisant l’essieu avant, le camion peut se retirer des glissières d’une manière que les systèmes mécaniques à quatre roues motrices ne peuvent tout simplement pas (du moins pas sans une intervention de freinage considérablement destructrice de puissance et d’élan).

Les moteurs électriques sont largement supérieurs à la combustion pour une camionnette robuste à quatre roues motrices. Actuellement, la plupart de ces camions ne reçoivent que des 4 roues motrices à temps partiel, ce qui les oblige à se coincer lorsqu’ils tournent sur une chaussée sèche (une exception notable est les camions Chevy / GMC HD, qui utilisent la nouvelle boîte de transfert Magna Powertrain Autotrac MP3025). Sans connexion mécanique et avec la répartition du couple 50/50 qu’il apporte, un camion lourd tout électrique est libre de maîtriser l’essieu avant et de redresser un dérapage. Il ne se coince jamais sur une chaussée sèche, et le couple d’un moteur électrique peut plus facilement être microgéré plusieurs fois par tour – à 10 millisecondes, il est au moins dix fois plus rapide que le meilleur capteur de vitesse de roue peut demander une réduction de couple ou une application des freins dans un camion thermique. C’est un autre avantage du véhicule défini par logiciel par rapport à ses prédécesseurs uniquement matériels.

On nous dit de nous attendre à voir l’essieu eBeam dans un camion de production en 2025. Magna ne dira pas quel fabricant le dirigera, mais ils ont admis que trois nouveaux équipementiers entreront en production avec divers groupes motopropulseurs électriques Magna (rejoignant VW, pour lequel Magna fournit son moteur inductif eDS Low CE pour alimenter l’essieu avant du modèle ID4 AWD). Les prix seront « compétitifs » et largement influencés par les coûts de la batterie.

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