Кои производители предлагат изцяло електрически задвижващи системи за автобуси и камиони

Преходът на търговския автопарк от двигатели с вътрешно горене към задвижване с нулеви емисии е сложна инженерна задача. Когато се задава въпросът Коя компания предлага изцяло електрически задвижващи системи за автобуси и камиони?, отговорът се крие във фирмите, които предлагат вертикално интегриран подход към интеграция на задвижващия механизъм. Разбираме, че при интензивна експлоатация самото подменяне на двигателя не е достатъчно; необходима ви е цялостна системна архитектура, проектирана с оглед дълготрайност и термична ефективност.

Докато преминаваме към устойчив транспорт, става ясно, че най-ефективните решения се основават на опита от високопроизводителния моторспорт. Съвременната електрическа задвижваща система изисква синергия между акумулатора, инвертора и електродвигателя. В Equipmake, ние сме проектирали тези компоненти така, че да работят в пълна хармония, като по този начин гарантираме, че преходът ви към електромобилите ще бъде както безпроблемен, така и технически по-съвършен в сравнение със старите системи.

Основни изводи

• Вертикална интеграция: Най-ефективните задвижващи системи са тези, при които двигателят, инверторът и софтуерът са проектирани да работят заедно като едно цяло.
• Плътността на мощността е от значение: Високопроизводителните двигатели, като например тези от серията APM, предлагат по-добро съотношение мощност-тегло в сравнение със стандартните промишлени модели.
• Технология на силициевия карбид: Съвременните инвертори, в които се използва карбид на силиций (SiC), осигуряват по-висока ефективност и по-добро управление на топлината в сравнение с традиционните силициеви компоненти.
• Осъществимост на модернизацията на двигателите: Наличните автопаркове от дизелови автобуси могат да бъдат превърнати в превозни средства с нулеви емисии чрез професионална интеграция на задвижващия механизъм, което удължава експлоатационния им живот.
• Наследство от моторните спортове: Усъвършенстваните конфигурации на охлаждането и магнитите, разработени въз основа на опита от състезателната среда, се отразяват пряко върху надеждността и производителността на серийните модели.
• Оперативна ефективност: Изцяло електрическите системи значително намаляват разходите за поддръжка, като премахват механичните компоненти, подложени на силно износване, които се срещат в двигателите с вътрешно горене.

Определение на изцяло електрическата задвижваща система

Изцяло електрическото задвижване за тежкотоварни превозни средства представлява интегрирана система, която замества дизеловия двигател, трансмисията и горивната система с електродвигател, инвертор и акумулаторна батерия с голям капацитет. За разлика от хибридните системи, тези задвижващи системи разчитат изцяло на натрупана електрическа енергия за осигуряване на движението. Ефективността на тази система се определя от системи за задвижване на автомобили‘способността да се управлява енергийният поток без прекомерни топлинни загуби.“.

За тези, които се чудят Коя компания предлага изцяло електрически задвижващи системи за автобуси и камиони?, в следната таблица са изброени основните компоненти, необходими за решение от професионален клас:

Компонент	Основна функция	Ключови технически показатели
Електрически двигател	Преобразуване на електрическа енергия в механичен въртящ момент	Плътност на мощността (kW/kg)
SiC инвертор	Преобразуване на постоянен ток в променлив ток и управление на двигатели	Честота на превключване и ефективност (%)
Управление на батерията	Натрупване на енергия и терморегулация	Енергийна плътност (Wh/kg)
Управление на температурата	Поддържане на оптимални работни температури	Капацитет за отвод на топлина

Архитектурата на високопроизводителните задвижващи системи

За да се постигнат нивата на производителност, изисквани от 12-тонен камион или двуетажен автобус, задвижващата система трябва да бъде проектирана за екстремни работни цикли. Стандартните промишлени двигатели често не разполагат с необходимите електрически двигатели с висока мощност‘с характеристики, подходящи за постоянното стартиране и спиране, характерно за градския транспорт. Ние се фокусираме върху конструкции с радиален и аксиален магнитен поток, които максимизират плътността на магнитния поток, като същевременно минимизират масата.“.

Ефективността на двигателя е само една част от уравнението. инвертор функционира като „мозъкът“ на системата, като определя колко прецизно двигателят реагира на командите на водача. Благодарение на технологията с карбид на силиций ние разширихме границите на ефективността, което позволява използването на по-малки охладителни системи и по-голям пробег с едно зареждане. Това е от решаващо значение за мениджърите на автопаркове, които трябва да намерят баланс между полезния товар и теглото на батерията.

Усъвършенствана топология на двигателя

При оценяването на доставчиците трябва да се обърне внимание на конкретната топология на двигателите, която те използват. Традиционните двигатели с радиален магнитен поток се използват в индустрията от десетилетия, но новите постижения в двигател с аксиален поток срещу двигател с радиален поток Сравненията показват, че аксиалният поток може да доведе до значителна икономия на пространство. Въпреки това, за по-голямата част от приложенията при тежкотоварни автобуси и камиони, силно оптимизиран двигател с радиален поток и вътрешни постоянни магнити (IPM) осигурява най-добрия баланс между въртящ момент и надеждност.

• Висок изходен въртящ момент: От решаващо значение за потегляне по стръмни наклони при пълно натоварване.
• Термична стабилност: Модерни системи за водно-гликолно охлаждане, които предотвратяват намаляването на номиналната мощност при пиково натоварване.
• Издръжливост: Лагери и уплътнения, проектирани за експлоатационен срок над 15 години в търговска среда.
• Компактни размери: Това позволява да се освободи повече място за акумулатора или да се увеличи обемът за пътници/багаж.

Кой доставя тези системи в световен мащаб?

Пазарът на електрически задвижващи системи е разделен между традиционните производители на оригинално оборудване (OEM), които разработват свои собствени системи, и специализирани инженерни фирми, които предлагат решения, изготвени по поръчка. Equipmake заема водеща позиция в своята специализирана категория, като предлага ниво на техническа гъвкавост, с което по-големите корпорации често не успяват да се мерят. Ние предлагаме готови решения, които обхващат всичко – от първоначалния CAD-проект до окончателната софтуерна калибрация на превозното средство.

Нашата работа във Великобритания и в международен план е показала, че модернизация на енергийната система е жизнеспособна стратегическа алтернатива на закупуването на нови превозни средства. Като се вземе дизелов автобус в средата на експлоатационния си цикъл и се подмени задвижващата му система, може да се постигне нулево ниво на емисии за част от цената на нов електрически автобус. Този процес изисква задълбочено разбиране на инвертори за двигатели и как те се интегрират със съществуващата телеметрична система на превозното средство.

Ролята на партньорите по интеграцията

Успешната електрификация не се състои само в монтирането на електродвигател към ос. Тя включва интегрирането на високонапрежно окабеляване, нисконапрежни системи за управление и сложни схеми за термично управление. Специализираният доставчик трябва да предлага:

1. Индивидуален проект на задвижващия механизъм: Адаптиране на кривата на въртящия момент на двигателя към конкретните изисквания на маршрута на превозното средство.
2. Софтуерна калибрация: Осигуряване на естествено и безопасно усещане при регенеративно спиране за водачите.
3. Поддръжка за сертифициране: Ориентиране в нормативните изисквания за високонапрежени търговски превозни средства.
4. Поддръжка през целия жизнен цикъл: Осигуряване на телеметрия и диагностика за наблюдение на състоянието на автопарка в реално време.

Електрически автобуси: градската граница на електрификацията

Автобусите са може би най-подходящите превозни средства за изцяло електрическо задвижване, благодарение на предвидимите си маршрути и възможностите за централизирано зареждане. Същите тези предимства правят изцяло електрически градски автобуси особено практичен за градове, а модели като Mercedes-Benz eCitaro се произвеждат от 2018 г. насам. Посочва се също, че те обхващат около една трета от маршрутите на обществения транспорт, като някои версии изминават около 500 километра без презареждане. Когато разгледаме изискванията към дадена транспортна компания, акцентът пада изцяло върху време на работа и обща стойност на притежание (TCO). Електрическите задвижващи системи намаляват броя на движещите се части с близо 90% в сравнение с дизеловия двигател, което води до значително по-дълги интервали между техническите прегледи.

Преходът при автобусите често се ускорява от местните зони за чист въздух. Предизвикателството обаче остава теглото на превозното средство. Тежките акумулаторни батерии могат да ограничат капацитета за превоз на пътници. Ето защо Equipmake подчертава лек електрически двигател дизайн; всеки килограм, спестен в двигателя и инвертора, е килограм, който може да се добави към броя на пътниците. Baumüller предлага също така решения за електрически задвижвания за изцяло електрически градски автобуси.

Пример от практиката: Предизвикателството с двуетажния автобус

Електрифицирането на двуетажен автобус поставя уникални предизвикателства по отношение на разположението на компонентите. Baumüller също така електрифицира градски автобуси в Китай с два задвижващи модула по 140 kW. Системата за задвижване трябва да се побере в същото пространство като оригиналното моторно отделение, като същевременно осигурява достатъчен въртящ момент за придвижване на превозно средство с тегло 18 000 kg. Нашите APM двигатели са проектирани специално, за да отговорят на тези ограничения по отношение на пространството, без да се жертва необходимата мощност за градските наклони. Чрез използването на високоскоростни двигатели, съчетани с ефективна редукторна предавка, ние предлагаме компактно решение, което осигурява огромен въртящ момент на колелата. Моделът AutoTram® Extra Grand показва как изцяло електрическите платформи могат да превозват над 250 пътници.

Товарни автомобили: Тежкотоварни камиони и решения за „последната миля“

За сектора на автомобилния превоз въпросът за Коя компания предлага изцяло електрически задвижващи системи за автобуси и камиони? често е свързано с пробега и инфраструктурата за зареждане. Големите тежкотоварни автомобили изискват огромен енергиен приток, което поставя значителна натоварване върху технологичен двигател и свързаната с него охладителна система. В сравнение с много дизелови „работни коне“, съвременните електрически камиони вече се справят с изискващия превоз на товари, като моделът eActros 600 предлага капацитет на батерията от над 600 kWh и пробег от 500 километра без презареждане. Freightliner eCascadia вече се използва по маршрути с дължина между 80 и 350 километра. Ние се фокусираме върху осигуряването на високи номинални стойности на непрекъснатата мощност, а не само върху пиковите стойности, които изглеждат добре в техническата спецификация, но изчезват след пет минути каране по наклон на магистралата.

Доставните микробуси за „последната миля“ и среднотоварните камиони извличат още по-голяма полза от електрификацията. Подходящо подбраният електрокамион може да намали експлоатационните разходи с 65 процента. Постоянната работа на празен ход на дизеловите двигатели в трафика е основен източник както на разхищение на гориво, така и на локални замърсители, докато електрокамионите не излъчват фини прахови частици и работят почти безшумно. Интегрираната електрическа задвижваща система позволява на тези превозни средства да работят безшумно, което дава възможност за нощни доставки в градски райони, чувствителни към шума, без да се безпокоят жителите.

Технически изисквания за тежкотоварни превозни средства

• Регенеративно спиране: Необходимо за контролиране на скоростта при спускане, като едновременно с това се зарежда батерията.
• Модулни акумулаторни батерии: Това дава възможност на операторите да избират обхвата, който съответства на техните конкретни маршрутни схеми.
• Надеждни инвертори: Може да издържа на високи токови натоварвания при силно ускорение, без да се прегрява.
• Интегрирани електронни мостове: Обединяване на двигателя, трансмисията и диференциала в едно цяло, за да се намали теглото и да се повиши ефективността.

Инженерно съвършенство: Предимствата на силициевия карбид

Едно от най-значимите постижения в областта на съвременните електрически задвижващи системи е преходът към Силициев карбид (SiC) инвертори. Традиционните IGBT-инвертори на силициева основа достигат пределните си възможности по отношение на скоростта на превключване и термичната ефективност. SiC позволява по-високи честоти на превключване, което от своя страна води до по-ефективно преобразуване на постояннотоковото напрежение от акумулатора в променливотоково за двигателя.

За вас, оператора на автопарка, това означава по-малко енергия, изразходвана под формата на топлина. По-малко топлина означава по-малка и по-лека охладителна система, както и повече енергия, достигаща до колелата. В Equipmake, разработените от нас инвертори на базата на SiC са в основата на нашето техническо предложение. Те ни позволяват да извлечем максималната възможна производителност от нашите APM двигатели, като гарантират, че вашите превозни средства могат да поддържат високи скорости и да се справят с тежки товари с лекота.

Показатели за ефективност в реални цикли

Обърнете внимание на разликата в ефективността в целия диапазон на оборотите. Електрическите двигатели по принцип са ефективни, но тяхната ефективност спада при много високи или много ниски обороти, ако не се управляват правилно. Нашите системи са калибрирани така, че да осигуряват “оптимален диапазон”, който обхваща най-често срещаните работни обороти на търговските превозни средства. Това включва сложни разбиране на моторните контролери и как те управляват импулсно-широчинната модулация, за да поддържат плавна крива на въртящия момент.

Модернизация на енергийните мощности: стратегически подход в рамките на кръговата икономика

Ние вярваме, че устойчивото развитие не винаги трябва да означава да се започва от нулата. Много от автобусите, които в момента са в експлоатация, разполагат с шаси и каросерии, които могат да се използват още едно десетилетие, дори ако дизеловите им двигатели наближават края на експлоатационния си срок. Модернизация на двигателя това е процесът на премахване на компонентите на двигателя с вътрешно горене и монтиране на най-модерна електрическа задвижваща система.

Този подход предлага няколко стратегически предимства:

1. Икономическа ефективност: Модернизирането е значително по-евтино от закупуването на изцяло нов електрически автобус.
2. По-бързо внедряване: Сроковете за доставка на нови превозни средства могат да достигнат осемнадесет месеца или повече; преоборудването често може да бъде завършено за много по-кратко време.
3. Използване на активите: Това позволява на операторите да извлекат максимална полза от наличния си автопарк, като същевременно спазват новите екологични изисквания.
4. Намаляване на въглеродните емисии: Благодарение на повторното използване на шасито и каросерията, разходите за въглерод, вложени в превозното средство, са значително по-ниски от тези при изработката на ново превозно средство.

Когато си сътрудничите с нас по проект за преоборудване, ние разглеждаме превозното средство като инженерно предизвикателство, изискващо индивидуален подход. Гарантираме, че новата електрическа система се интегрира перфектно със съществуващите пневматични, кормилни и спирачни системи, като в резултат превозното средство се усеща и работи така, сякаш е било проектирано да бъде електрическо още от самото начало.

Физиката на производителността: плътност на мощността и въртящ момент

В света на електрификацията на търговските обекти, плътност на мощността е най-важният показател. Той се определя като количеството мощност, което един двигател може да генерира спрямо масата си. Двигател с ниска плътност на мощността изисква повече суровини (мед и стомана) за постигане на същата мощност, което увеличава теглото на превозното средство и намалява общата му ефективност.

Нашите двигатели APM използват съвременни технологии за охлаждане, които позволяват по-висока плътност на тока, без да се повредят вътрешните намотки. Именно тук нашето наследство от моторните спортове се превръща в осезаемо предимство. В състезанията теглото е враг на скоростта; в търговския транспорт теглото е враг на полезния товар. Чрез осигуряването на лек електрически двигател която не прави компромиси с издръжливостта, ние ви предлагаме конкурентно предимство при всеки изминат километър.

Сравнение на показателите на задвижващия механизъм

Функции	Традиционен дизел	„Стандарт Електрик“	Equipmake Advanced Electric
Енергийна ефективност	~35-40%	~85%	>95% (двигател/инвертор)
Разходи за поддръжка	Високи (филтри, масло, ремъци)	Нисък	Минимална (твърдотелна електроника)
Предаване на въртящия момент	Забавяне (турбо закъснение)	Незабавно	Мгновенно и с прецизно регулиране
Тегло	Изходно ниво	Тежък (+20-30%)	Оптимизирано за полезен товар

Преодоляване на предизвикателствата при електрификацията на търговските обекти

Въпреки че ползите са очевидни, ние осъзнаваме препятствията, пред които са изправени мениджърите на автопаркове. Интегрирането на нова задвижваща система изисква промени в протоколите за техническо обслужване, обучението на шофьорите и инфраструктурата за зареждане. Най-големият риск обаче е изборът на доставчик, който не разполага с вертикално интегриран веригата на доставки.

Ако закупувате двигателя си от един доставчик, инвертора – от друг, а акумулатора – от трети, по подразбиране вие се превръщате в системен интегратор. Всякакви софтуерни конфликти или недостатъци в производителността стават ваш проблем, който трябва да решите. Ние елиминираме този риск, като предоставяме предварително тествана и напълно интегрирана система. Поемаме отговорност за работата на цялата задвижваща система, което ви позволява да се съсредоточите върху основната си дейност – логистиката и транспорта.

Ограничения на електроенергийната мрежа и интелигентно зареждане

Флот от 50 електрически автобуса изисква значително количество електроенергия. Ние работим с вас, за да разберем как нашите превозни средства могат да се интегрират с интелигентно зареждане системи. Нашите задвижващи системи са проектирани така, че в бъдеще да подпомагат технологията „от превозно средство към електропреносната мрежа“ (V2G), като по този начин паркираният Ви автопарк би могъл да се превърне в разпределен енергиен ресурс, който да генерира приходи, когато не се използва.

Бъдещето на задвижването в търговския сектор

Когато погледнем към бъдещето, технологията, която стои зад усъвършенствани електрически машини ще продължи да се развива. Вече наблюдаваме тенденция към системи с по-високо напрежение — преход от 400 V към 800 V и повече. По-високото напрежение позволява по-бързо зареждане и намаляване на теглото на кабелите, което допълнително повишава ефективността на превозното средство, особено за оператори, които работят в градове и в зони с ограничения за емисии. Някои оператори обмислят и стратегия за удължители на пробега по време на прехода, въпреки че дългосрочната посока остава изцяло електрическа.

Освен това данните, генерирани от изцяло електрическата задвижваща система, са много по-подробни в сравнение с тези от дизелов двигател. Проследява се всеки изразходван ампер и всяка промяна на температурата с един градус. Това ни позволява да предложим превантивна поддръжка аналитични данни, които ни позволяват да идентифицираме потенциални проблеми, преди те да доведат до повреда на превозното средство. Именно това ниво на техническа прозрачност определя отношенията ни с нашите партньори.

Иновации на хоризонта

• Твърдотелна електроника: Допълнително намаляване на заеманата площ от инвертора.
• Двигатели без редкоземни елементи: Разработване на високопроизводителни магнити, които намаляват зависимостта от материали, вредни за околната среда.
• Автономна интеграция: Осигуряване на готовността на задвижващите системи за следващата вълна от технологии за автономно шофиране в търговския сектор.
• Подобрено термично възстановяване: Използване на отпадната топлина от задвижващия механизъм за отопление на пътническия салон, което допълнително увеличава пробега през зимните месеци.

Защо да си партнирате с Equipmake?

Ние не сме просто доставчик; ние сме инженерен партньор, чиято цел е да предоставяме Британско инженерно съвършенство. Нашият обект в Норфолк е център на иновациите, където се занимаваме с всичко – от първоначалната концепция до производството в пълен мащаб. Когато работите с нас, получавате достъп до екип, който от десетилетия се занимава изцяло с високотехнологично инженерство.

Нашите решения са доказали ефективността си на практика. От улиците на Лондон до разнообразните терени на Южна Америка – нашите системи за електрическо задвижване захранват следващото поколение транспортни средства. Ние разполагаме с авторитета и техническата компетентност, необходими за това проектът ви за електрификация да се превърне в успех, а не просто в пилотна програма.

Често задавани въпроси

Какъв е типичният пробег на електрически автобус с нова задвижваща система?

Пробегът зависи изцяло от конфигурацията на акумулаторната батерия, избрана по време на фазата на интеграция. Като цяло можем да проектираме системи, които осигуряват пробег между 150 км и 350 км с едно зареждане. Този пробег се измерва въз основа на реални експлоатационни цикли, което гарантира, че автобусът може да измине цялата си смяна, без да се налага презареждане по обяд.

Може ли електрическото задвижване да се справи с хълмист терен при тежкотоварните камиони?

Да, може да се каже, че електродвигателите са по-подходящи за хълмист терен, отколкото дизеловите двигатели. Реалните експлоатационни характеристики могат да варират в зависимост от стил на шофиране, състоянието на пътищата, метеорологични условия и други външни фактори. Мигновеният максимален въртящ момент осигурява плавно потегляне по стръмни наклони, а регенеративно спиране осигурява отличен контрол и възстановяване на енергията при спускане. Нашите APM двигатели са проектирани да работят при такива условия на висока натовареност, без да се прегряват.

Колко време отнема процесът на преобразуване?

Стандартната модернизация на автобус може да бъде завършена в рамките на няколко седмици, след като изработената по поръчка задвижваща система бъде произведена и тествана. Ние работим в тясно сътрудничество с вашите екипи за техническо обслужване, за да гарантираме безпроблемно предаване на превозното средство и да осигурим необходимото обучение на вашите техници за работа с новата технология.

Какъв е експлоатационният срок на електродвигателя в едно търговско превозно средство?

За разлика от дизеловия двигател, който има стотици движещи се части, електродвигателят е изключително прост. При подходящо охлаждане и поддръжка на лагерите, както и в зависимост от технологията на батерията и качеството на вградената архитектура за управление, висококачественият електродвигател от нашата серия APM е проектиран да издържи през целия втори живот на превозното средство, като често надхвърля 15 години ежедневна експлоатация.

Тези системи съвместими ли са с всички марки камиони?

Нашите задвижващи системи са независими от конкретна марка. Тъй като ние се занимаваме с интеграция на задвижващия механизъм Ние сами можем да адаптираме нашите опори за двигателя, охладителните връзки и софтуерните интерфейси, така че да съответстват на шасито на почти всяко търговско превозно средство – независимо дали става дума за Scania, DAF, Volvo или каросерия, изработена по поръчка, а съвременните търговски превозни средства често са оборудван за интерфейси, специфични за дадена марка, поради което поддръжката на интеграцията е от голямо значение.

Трябва ли да модернизирам електроснабдяването на склада си?

В повечето случаи преходът на целия автопарк ще изисква известна степен на модернизация на инфраструктурата, включително оценка на електроенергийните мощности в депото и на зарядните станции. Въпреки това ние проектираме системите си така, че да бъдат възможно най-ефективни, като по този начин намаляваме общото енергийно потребление. Освен това предоставяме консултации за интелигентни решения за зареждане, които позволяват разпределяне на процеса на зареждане във времето, за да се спазват съществуващите ограничения за електроенергия, тъй като нуждите на депото варират в зависимост от начина на енергоснабдяване, разположението на зарядните станции и оперативния модел.

Избирайки интегрирано решение, вие не просто купувате двигател, а инвестирате в платформа, готова за бъдещето. Някои автобусни системи могат да се презареждат за секунди по време на редовните спирки, което намалява зависимостта от продължителното престои в депото. Каним ви да се присъедините към нас в това пионерско пътуване към по-чист и по-ефективен сектор на търговския транспорт. С нашия опит и вашите оперативни познания заедно можем да ускорим прехода към изцяло електрическо задвижване.