Nové portfolio vysokonapěťových elektronických součástek eLION bylo navrženo speciálně tak, aby splňovalo různorodé požadavky pro těžkou off-road techniku. Bosch Rexroth uvádí na trh portfolio vysokonapěťových komponentů pro elektrifikaci vozidel speciálně navržených pro mobilní terénní stroje a techniku.
Řada 700V komponent, známá jako eLION, zahrnuje:
motor-generátory,
měniče,
převodovky,
softwarové moduly.
V sortimentu jsou také zahrnuty další elektrické komponenty, jako jsou DC/DC měniče, napájecí distribuční jednotky, palubní nabíječky a vysokonapěťové kabely.
Elektrické komponenty splňují požadavky na těžký provoz
Portfolio eLION je definováno skutečností, že je robustní, škálovatelné a bezpečné, uvádí Martin Fichta, obchodní manažer oddělení mobilních aplikací společnosti Bosch Rexroth. Zajištění robustního designu je zásadní pro komponenty používané v mobilní off-road technice, protože pracují v náročném prostředí. Stroje a jejich součásti jsou vystaveny korozi, prachu, nárazům, vibracím, okolní teplotě a dalším, které mohou způsobit opotřebení. Kvůli těmto faktorům se společnost Bosch Rexroth rozhodla vyvinout specializované portfolio produktů schopných odolat těmto environmentálním podmínkám namísto přejímání stávajících produktů. „Celé portfolio je navrženo s vysokou úrovní odolnosti proti otřesům a vibracím a také s vyšší třídou ochrany IP6K9K. Komponenty se vyznačují odolností proti nárazům až 50 G a odolností proti vibracím 10 G,“ řekl Fichta. Kromě toho lze všechny komponenty provozovat bez jakéhokoli snížení výkonu v širokém teplotním rozsahu. Motor- -generátor může být provozován v rozsahu −40—100 °C (−40—212 F), zatímco měniče mají rozsah provozních teplot −40—85 °C (−40—185 F). Ing. Fichta uvedl, že typické měniče používané v aplikacích automatizace továren mohou být provozovány mezi 0 a 40 °C (32 a 104 °F). „Je to úplně jiný svět, a proto bylo nutné vyvinout portfolio, které odolá provozním podmínkám terénních aplikací.“ Škálovatelnost komponent v rámci portfolia eLION byla rovněž nezbytná, aby bylo zajištěno, že budou schopny splnit různé požadavky různých aplikací, které existují v sektoru terénních zařízení. Vzhledem k široké škále pracovních cyklů na tomto trhu bylo nutné vyvinout elektromotory schopné splnit požadavky na krouticí moment, rychlost a výkon různých aplikací. Na rozdíl od osobních automobilů, terénní stroje vykonávají více než jen jízdu a existují různé funkce, které je třeba řešit. Jako takové byly vyvinuty čtyři elektromotory s různými průměry pokrývající výkonový rozsah 20—200 kW se špičkovým výkonem 400 kW. Nominální točivý moment poskytovaný motory dosahuje až 1 050 Nm a maximální točivý moment až 2 400 Nm. Motory jsou vysoce konfigurovatelné, aby vyhovovaly různým aplikačním požadavkům. Délku motorů lze změnit tak, aby vyhovovala specifickým potřebám stroje — bez dodatečných nákladů pro zákazníky, protože se jedná o změnu konfigurace bez nutnosti dalšího inženýringu. Změna délky motoru má stejný dopad na točivý moment a výkon jako změna průměru motoru. „Můžeme také změnit konfiguraci vinutí statoru změnou počtu vinutí a průměru drátu,“ uvedl Fichta. „Tímto způsobem můžeme měnit jmenovité otáčky motoru a měnit elektrický výkon motoru, takže nakonec jsme schopni nabídnout na trh více než 80 různých variant motoru.“ Tím, že budou elektromotory konfigurovatelné tímto způsobem, zajistí, že budou pracovat v optimálních pracovních bodech a maximalizují energetickou účinnost systému, do kterého jsou integrovány. Použití mírně předimenzovaných nebo poddimenzovaných motorů může na druhé straně snížit efektivitu, protože motory nejsou optimalizovány pro systém, a to by mohlo mít negativní dopad na celkové náklady na vlastnictví pro OEM zákazníky. Škálovatelnost platí i pro měniče portfolia eLION. Fichta uvedl, že jsou k dispozici tři různé třídy výkonu — 80, 160 a 300 A — které podporují napětí stejnosměrné sběrnice od 400 do 850 V. Měniče také obsahují schopnost vysokého přetížení specifickou pro aplikaci až do faktoru 2,5 po dobu maximálně 10 s. To zabraňuje zákazníkovi předimenzovat elektrický systém stroje a umožňuje využití schopnosti přetížení, když je potřeba vysoký točivý moment jen po omezenou dobu, vysvětlil. Elektrická a funkční bezpečnost je také zabudována do komponent, aby bylo zajištěno, že fungují tak, jak byly navrženy, a nezpůsobují technické problémy výrobcům OEM nebo jejich zákazníkům.
Další technologie těží z celkového výkonu
Zatímco eLION se skládá z různých elektronických součástek, ostatní technologie Bosch Rexroth budou s nimi spolupracovat a pomohou poskytnout plně optimalizovaný stroj. Patří mezi ně hydraulika, software a převodovky. Kombinace těchto nových elektronických komponent s hydraulikou skutečně znamená rozdíl v tom, jak stroj funguje. Pro testování a hodnocení komponent eLION a jejich spolupráce s jinými řešeními společnost vybavila svými produkty teleskopický nakladač. Bateriový elektrický teleskopický nakladač Rexroth umožňuje společnosti Bosch Rexroth sledovat, jak jeho elektrifikace a další produkty fungují při jízdních a pracovních funkcích stroje. To pomáhá zajistit, že budou splňovat požadavky OEM zákazníků. Fichta poznamenal, že navzdory tomu, že teleskopický nakladač byl přestavěn na plně elektrický systém, byl pro nářadí stále potřeba hydraulický systém. Bosch Rexroth integroval své hydraulické čerpadlo eOC (electronic Open Circuit), které je softwarově řízeno a poháněno elektromotorem eLION. Softwarové řízení pomáhá optimalizovat účinnost, hlučnost a vytvořit dynamický systém, řekl. Řekl také, že čerpadlo je připojeno přímo k motoru bez hřídelí nebo převodovky, což nabízí konstrukční výhody pro OEM. Portfolio eLION také zahrnuje jednoa dvourychlostní čelní převodovky eGFZ 9100 a eGFZ 9200, které spolupracují s elektromotory na optimalizaci výkonu a účinnosti. Převodovka, vybavená vlastním chladicím systémem, je schopna řídit teplotu oleje uvnitř, aby byl zajištěn optimální výkon. Převodovky mohou být dodávány v různých poměrech a sestaveny společně s elektromotory eLION. Lze je použít k pohonu jedné nebo dvou náprav pomocí jediného motoru, což pomáhá zajistit efektivní provoz bez velkého prostoru, což je u elektrických strojů důležité. S dvourychlostní převodovkou eGFZ 9200 lze dosáhnout vyšší tažné síly spárováním s elektromotorem. Speciálně navržená spojka v převodovce zajišťuje hladší řazení, což přispívá ke zvýšení pohodlí pro obsluhu stroje. Absence tření u převodovek eGFZ umožňuje účinnost 97 %.
Trh vyžaduje nová řešení elektrifikace
Očekává se, že trh s terénním mobilním vybavením bude pokračovat v transformaci a bude více propojený, automatizovaný a elektrifikovaný, řekl Fichta. „Očekáváme, že do roku 2030 bude kolem 15 % terénních aplikací elektrifikovaných na základě různých topologií,“ řekl. Díky výrazným znalostem společnosti v oblasti hnacích ústrojí a pracovní hydrauliky, rovněž i aplikacím v terénu, ve kterých jsou její technologie využívány, byl Bosch Rexroth schopen „odvodit, jaké elektrické produkty jsou potřebné k realizaci vysoce účinného hnacího ústrojí,“ řekl Fichta. Kromě toho poznamenal, že Bosch Rexroth během posledních 40 let dodává elektrické pohony a ovládací prvky pro automatizaci továren, což zvyšuje odbornost, kterou by mohla přinést nové produktové řadě eLION. Jako taková společnost nejen ví, jak vyvinout portfolio elektrických produktů, ale také ví, jak je industrializovat. Ing. Fichta uvedl, že Bosch Rexroth se rozhodl vyvinout elektrické komponenty v rozsahu do 700 V, protože trh užitkových vozidel se posouvá směrem k používání vyšších napětí. Mnoho výrobců začínalo na 400 V, ale přešlo na 700, a dokonce 800 V nebo více v závislosti na aplikaci a velikosti vozidla nebo stroje, což vyvolalo potřebu více vysokonapěťových komponent na trhu. Výhody 700V řady jsou schopnost maximalizovat energetickou účinnost celého elektrického systému a kratší doby nabíjení baterií stroje, řekl Kielbassa. Poznamenal také, že cokoli nad 100 V je považováno za vysoké napětí, a proto jsou požadavky na elektrickou bezpečnost stejné bez ohledu na úroveň napětí, která prospívá vývoji produktu. Společnost bude pokračovat v provádění zákaznických pilotních projektů s novými elektrifikačními komponenty a očekává zahájení výroby v první polovině roku 2023. /Adam Bajer, Bosch Rexroth/