Europas erster Schwerlastkraftwagen mit Hybridantrieb

Freitag, 25. Mai 2018

Elektrifizierung von Schwerlastkraftwagen

Sisu ist ein finnischer Lkw-Hersteller, der Fahrzeuge für Standardanwendungen im Straßenverkehr, aber auch für Spezialanwendungen wie die finnischen Streitkräfte herstellt. LKW von Sisu können werkseitig auf eine Vielzahl von Anwendungen angepasst werden – sie können zum Beispiel als Transport-LKW für Holz konfiguriert werden; mit einer Pflughalterung vorne; und es gibt mehrere Konfigurationen für Hydraulik, wie z. B. Kipper und Heckklappe.

Sisu stellt jedes Jahr mehrere hundert Lastwagen mit Dieselantrieb her. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2019 20 Prozent aller neuen Lkw mit Hybridantrieb auszustatten, um den Kunden neue Funktionen, weniger Kraftstoffverbrauch und mehr Leistung zu bieten. Dies könnte den Durchbruch des Hybridsystems weiter beschleunigen.

Kraftstoffverbrauch mit minimalen Änderungen verbessern

Die größte Herausforderung für Danfoss bestand darin, eine Lösung zu entwickeln, die den Kraftstoffverbrauch (und damit die Emissionen) senkt und gleichzeitig minimale Änderungen am Fahrzeug selbst erfordert. Die Lösung sollte zudem mit dem derzeitigen Antriebsstrang kompatibel sein und sich leicht in das elektrische System des Fahrzeugs integrieren lassen.

Diesel- und Elektroantrieb kombinieren

Danfoss entwickelte das elektrische Energiesystem mit Parallelhybridantrieb für eine Machbarkeitsstudie; die Leistung kommt von einem Elektromotor und einem Dieselmotor, die auf derselben Achse sitzen (Parallelhybrid).

Der Elektromotor unterstützt den Dieselmotor bei Spitzenbelastungen des Antriebsstrangs. Außerdem lädt er den Superkondensator-Energiespeicher in Zeiten mit geringem Leistungsbedarf auf. Die Anordnung des Elektromotors zwischen Motor und Getriebe gewährleistet einfache Montage. Das vorhandene Fahrwerk oder die Motoraufhängung müssen nicht verändert werden.

Danfoss entwickelte das elektrische Antriebssystem als Parallelhybrid mit den Dieselmotoren OM471 und OM473 von Mercedes-Benz. Die Technologie aus der Machbarkeitsstudie wurde inzwischen für den Einsatz in der LKW-Baureihe Polar Hybrid von Sisu übernommen.

Verbesserte Kraftstoffeffizienz, weniger Kohlenstoffemissionen

Danfoss hat eine Lösung entwickelt, die Kraftstoffverbrauch und Emissionen senkt; darüber hinaus erhöht das leistungsstarke Hybridsystem das verfügbare Drehmoment bei niedriger Drehzahl, sodass der Fahrer beim Beschleunigen mehr Leistung zur Verfügung hat.

Durch das Elektroantriebssystem spürt der Fahrer die Wirkung des Drehmoments sofort, auch bei sehr niedrigen Drehzahlen. Damit ist der Elektromotor eine sinnvolle Ergänzung für jeden Antriebsstrang, da er die Leistungsfähigkeit eines Verbrennungsmotors verbessert.

Die Lösung ermöglicht auch den Einsatz des Fahrzeugs mit oder ohne Stromquelle (d. h. das System kann vollautomatisch oder manuell sein), da der Antriebsstrang vom Dieselmotor zur Achse mechanisch durchgängig ist. Das System liefert automatisch zusätzliche Energie und lädt automatisch. Der Fahrer kann sich besser auf die Straße konzentrieren. Der Fahrer kann auch die Daten des Systems im Auge behalten und bei Bedarf das automatisierte System umgehen und die Kontrolle übernehmen.

Im manuellen Modus kann der Fahrer den LKW bei schlammigem Untergrund mit dem Elektromotor vor- und rückwärts aufschaukeln oder eine Dreipunktwende machen, ohne zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang umschalten zu müssen. Die gleichen Bewegungen können mit einer separaten Joystick-Steuerung schnell und einfach ausgeführt werden. Dies wird durch die Anordnung der Kupplung zwischen Verbrennungs- und Elektromotor im Antriebsstrang möglich.

Seit der erfolgreichen Lieferung der ersten Machbarkeitsstudie hat Sisu Aufträge für mehrere Hybrid-Lkw erhalten; der erste soll im Herbst 2018 ausgeliefert werden.

Spezifikationen
Projekt Polar Hybrid-Lkw von Sisu
Kunde Oy Sisu Auto Ab
Standort Karjaa, Finnland
Projektumfang Elektroantriebssystem für eine Machbarkeitsstudie (und eventuell für eine Hybridversion eines Standardmodells) mit parallelem Hybridantrieb, der sowohl von einem Elektromotor als auch von einem Dieselmotor, der auf derselben Achse sitzt, Leistung bezieht.
Lösungen Eine Machbarkeitsstudie mit parallelem Hybridantrieb, die sowohl von einem Elektromotor als auch von einem Dieselmotor, die auf derselben Achse sitzen, Leistung bezieht.
Leistung

900 PS und 3800 Nm für den Polar Hybrid-Lkw von Sisu (elektronisch begrenzt, da dies das maximale Drehmoment ist, welches das Getriebe verträgt) – dies ist der leistungsstärkste Serien-Lkw der Welt.

Fahrleistung wird über den EM-PMI-Permanentmagnetmotor von Danfoss bereitgestellt, während Antriebsstrang von einem Danfoss Editron-Umrichter des Typs EC-C1200 und einem DC-DC-Umrichter des Typs EC-C1200 geregelt wird. Die Energie wird in einem Superkondensator-Modul gespeichert.

Die Flexibilität der Komponenten von Danfoss ermöglicht die kunden- und systemspezifische Anpassung und vereinfacht die Integration mit Kundensystemen.

Vorzüge

Bei dem LKW aus der Machbarkeitsstudie mit dem kleinen Elektronmotor und dem kleineren Energiespeicher senkte man den Dieselverbrauch bereits um 5–10 Prozent. 

Es wird erwartet, dass die Serienmodelle mit ihrer verbesserten elektrischen Leistung mehr als 10 Prozent Kraftstoff sparen, abhängig vom Straßenprofil und den Lastzyklen im alltäglichen Einsatz des Lkw.

Danfoss Editron

Danfoss Editron

Danfoss Editron ist auf hybride und vollelektrische Antriebssysteme für den Off-Highway- und Schiffsmarkt spezialisiert. Als Geschäftsbereich von Danfoss entwickelt und produziert das Unternehmen auf Grundlage der einzigartigen Synchron Reluktanz unterstützen Permanentmagnetmotor-Technologie (SRPM) leistungsstarke Antriebssysteme für Nutzfahrzeuge, Maschinen und Schiffe für den Schwerlastbetrieb. 

Danfoss Editron mit Sitz in Lappeenranta, Finnland, hat ein preisgekröntes Team zusammengestellt, das Technologien entwickelt, mit denen die Welt von morgen mit weniger mehr erreichen kann.