Artykuł: Rozwiązania dla ciężarówek elektrycznych

Zapraszamy do zapoznania się z artykułem autorstwa Arkadiusza Józwiaka - Kierownika Projektu w firmie Enika Sp. z o.o. W artykule zostały przedstawione rozwiązania dla ciężarówek w oparciu o zrealizowany projekt dla duńskiej firmy - Banke.

Postęp technologiczny ostatnich 30 lat (chyba największy w dziejach ludzkości) doprowadził do znaczących zmian w ekosystemie całej planety. Wszyscy jesteśmy zobowiązani do redukcji negatywnego wpływu ludzkości na środowisko, dlatego, gdy otrzymaliśmy możliwość współpracy w projekcie ciężarówki elektrycznej, chętnie podjęliśmy się tego zadania jako firma oraz indywidualnie jako osoby z pokolenia, które może „mieć wpływ”.

Życie osób w dużych miastach ma wiele zalet, ale niestety - też wiele wad. Jednymi z nich są hałas i zanieczyszczenie powietrza spalinami. Władze wielu europejskich metropolii wprowadzają coraz nowsze obostrzenia dla pojazdów mogących poruszać się po ścisłych centrach miast, a przecież pojazdy komunalne, dostawcze są nierozłącznym elementem krajobrazu miejskiego. W 2016 duńska firma BANKE (wraz ze spółkami podległymi) postanowiła zbudować ciężarówkę elektryczną, zapraszając ENIKĘ do współpracy. Projekt rozpoczął się na początku 2017 roku. Zadaniem było opracowanie uniwersalnej bazy dużej ciężarówki (28 ton), która będzie mogła pełnić różne funkcje, w zależności od zabudowy. Jako prototyp zdecydowano, że zbudowana zostanie śmieciarka.

PROJEKT

ENIKA podjęła się zaprojektowania układu napędowego oraz wszystkich elektrycznych układów pomocniczych. Największym wyzwaniem okazało się zmieszczenie wszystkich podzespołów w przydzielonych strefach. Sumaryczna moc maksymalna wszystkich układów wynosi około 330kVA. W projekcie użyto osi z zabudowanymi silnikami marki ZF, typ AVE130-400VAC. Obliczenia wykazały, że niezbędne będzie zastosowanie chłodzenia cieczowego bloków mocy.

Rysunek 1 Rozmieszczenie podzespołów w ramie ciężarówki.

Wysoki priorytet oraz ponadprzeciętne zaangażowanie zespołu ENIKI pozwoliły na wykonanie projektu i budowę dwóch kompletnych zestawów prototypowych w przeciągu 7 miesięcy. Rozwiązaniem okazało się podzielenie podzespołów między 2 boxy wielozadaniowe: ENI-MULTIBOX1 oraz ENI-MULTIBOX2. Widok gotowych urządzeń przestawia Rysunek 2, a zestawienie funkcji - Tabela 1.

Tabela 1 Podział obwodów.

Ze względu na ograniczony dostęp serwisowy – urządzenia zostały zaprojektowane w taki sposób, aby ich montaż i demontaż był jak najprostszy oraz eliminował możliwość pomyłki – wszystkie porty wykonane są w postaci złącz wielostykowych z kodowaniem. Dotyczy to zarówno połączeń elektrycznych, jak i hydraulicznych.

Rysunek 2 Struktura boxów.

INTEGRACJA SYSTEMÓW

Pojazd zbudowany z systemów wielu producentów wymaga indywidualnej integracji – dopasowania i interpretacji wielu sygnałów w postaci cyfrowej (CANbus J1939) lub analogowej (sygnały I/O). Dla powodzenia projektu szczególnie istotne było dopasowanie systemu napędowego i hamulcowego (EBS 5s). Oprogramowanie układu napędowego zostało dostosowane do funkcji:

AEBS - brake blending – podział funkcji hamowania między hamulce, a silniki trakcyjne (rekuperacja energii),
AEBS - hill holder,
inne jak ABS, ASR, ECAS.

Standardowo wszystkie układy napędowe ENIKI posiadają funkcje:

CC - tempomat (dla tego projektu z funkcją hamowania),
LIM - ogranicznika prędkości,

W ramach rozwoju projektu planowane są funkcje niezbędne do jazdy pół-autonomicznej:

ACC - aktywny tempomat (wykrywanie pojazdów, kolizji),
LDWS - systemu detekcji zmiany pasa.

DIAGNOSTYKA

W ramach realizacji projektu został opracowany protokół wymiany informacji diagnostycznych umożliwiających intuicyjną, czytelną i szybką diagnostykę układu napędowego. Informacje w postaci graficznej oraz tekstowej wyświetlane są na desce rozdzielczej.

Szczegółową diagnostykę można przeprowadzić bezpośrednio w pojeździe przy pomocy interfejsu diagnostycznego i komputera PC. Przykładowy widok karty falowników i baterii przedstawia Rysunek 3.

Ze względu na międzynarodowy charakter projektu prototypowe ciężarówki zostały wyposażone w system zdalnego monitoringu pracy działającego w całej Unii Europejskiej. Wszystkie dane z linii wewnętrznej CAN są transmitowane przez GSM do serwera umieszczonego w siedzibie firmy w Łodzi. Dane przechowywane są określony czas (np. 1 miesiąc) – dzięki temu można odtworzyć zachowanie układu w dowolnym czasie (wszystkie parametry). Przykładowe analizy temperatur i momentu falownika przedstawia Rysunek 4.