Nowy układ napędowy dla e-busów: ciszej i dalej

• Silnik i przekształtnik zostały opracowane jako jeden zestaw – oba urządzenia zwiększają wydajność napędu w autobusie elektrycznym pracując razem
• Dzięki topologii trójpoziomowej przekształtnika, silnik może zmniejszyć straty nawet o 12 proc.
• Nowa technologia pomoże wydłużyć zasięg autobusów elektrycznych również w sezonach zimowych

W 2023 r. na świecie producenci elektrycznych autobusów sprzedali prawie 50 tys. pojazdów. E-busy stanowiły ponad jedną piątą wszystkich zakupionych autobusów m.in. w Kanadzie, Finlandii, Holandii i Polsce. Niemniej 50 tys. sztuk to wciąż zaledwie 3 proc. globalnego rynku¹. Dzięki odgórnym strategiom i dopłatom trend ma być pozytywny, ale problemem w wielu przypadkach pozostaje infrastruktura energetyczna oraz zasięg samych pojazdów, szczególnie zimą. Z drugiej strony dostawcy napędów do autobusów elektrycznych cały czas starają się poprawiać parametry swoich urządzeń.

center

Niedawno firma ABB opracowała układ napędowy, składający się z silnika i przekształtnika (inwertera), który jest lżejszy i wydajniejszy nawet o kilkanaście procent od rozwiązań starszej generacji. Przekształtnik HES580, zamknięty w niewielkich rozmiarów obudowie, to pierwsze tego typu urządzenie dla autobusów elektrycznych, które korzysta z topologii trójpoziomowej.

W przeciwieństwie do inwerterów, które przełączają między dwoma poziomami napięcia prądu stałego (DC+ oraz DC-), HES580 operuje również na trzecim poziomie napięcia – tzw. neutralnym. To dodatkowe poziomowanie zmniejsza krok napięcia podczas każdej operacji przełączania o połowę, co skutkuje zmniejszeniem pulsacji prądu, a więc i mniejszymi stratami harmonicznymi. W dużym uproszczeniu, to tak jakby w skrzyni biegów między drugim a trzecim biegiem byłby jeszcze jeden bieg pośredni. Ma to na celu ograniczenie przeciążeń silnika. Dzięki temu urządzenie działa sprawniej w różnych warunkach środowiskowych, również zimą.

– Ten układ napędowy został opracowany głównie z myślą o autobusach elektrycznych, ale sprawdzi się równie dobrze w dużych, przemysłowych pojazdach elektrycznych, stosowanych w kopalniach lub na placach budów, jak ładowarki, koparki czy wozidła technologiczne. To uniwersalne, kompaktowe rozwiązanie – mówi Maciej Duczyński z biznesu Systemów Napędowych ABB w Polsce.

Nowy przekształtnik współpracuje z silnikiem synchronicznym AMXE250. ABB szacuje, że dzięki topologii trójpoziomowej przekształtnika, w optymalnych warunkach silnik może zmniejszyć straty nawet o 12 proc. Jednocześnie ograniczając wpływ harmonicznych na uzwojenie silnika, wydłuża się jego żywotność. Układ jest lekki, łatwo go zainstalować (przy czym oba urządzenia nie muszą być blisko siebie) i działa stosunkowo cicho, co ma niebagatelne znaczenie w przypadku miejskiego autobusu.

Obecnie w ABB w Aleksandrowie Łódzkim budowany jest zespół inżynierów, który odpowiada za rozwój tego typu produktów. – Zapotrzebowanie na wydajne układy napędowe dla dużych pojazdów elektrycznych, będzie rosło. Mamy odpowiednie kompetencje, aby dostarczać przyszłościowe rozwiązania, które pomogą w elektryfikacji transportu, nie tylko w sieciach miejskich – dodaje Maciej Duczyński.

¹ https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024/trends-in-heavy-electric-vehicles