אחד הצלילים המובהקים של העיר המתעוררת מוקדם בבוקר הוא רעש מנוע הדיזל של משאית האשפה העוצרת-נוסעת במעלה הרחוב ומלווה בצלילים אקראים של זכוכית נשברת בדחסן האשפה. אבל המסלול המקביל של החיים העירוניים יתחיל להשתנות עם כניסתו של המנוע ההיברידי. במהירויות נמוכות במשאית ההיברידית נהמת הדיזל תתחלף עם זמזום חשמלי חרישי. וולוו FE היברידי, אשר יהיה זמין עבור משאיות חלוקת בעיר ,אוטובוסים וכן משאיות אשפה, יהיה צעד משמעותי קדימה עבור טכנולוגית רכב ידידותית לסביבה. מלבד הפחתת רעש ניכרת, המנוע ההיברידי יקטין את פליטת CO2 ויפחית את צריכת הדלק עד 15-20%, בהתאם ליישום. וולוו השיגה הפחתה של עד 30% עם דחסן אשפה חשמלי על גבי שלדת ה FE ההיברדית.
"זו הדרך קדימה עבור יישומים למרכז העיר הדורשים שיטת עצור-סע," אומר הנריק קלו, שריכז את פרויקט וולוו FE-Hybrid עבור משאיות וולוו. "כאשר מחירי הדלק עולים והמודעות לשינוי האקלים גדל,כולם מבקשים לעזור במה שיוכלו.וזה חלק מהתשובה."
בעוד וולוו FE נמצא בחוד החנית של הטכנולוגיה ההיברידית, הרעיון של שילוב מנוע בעירה פנימית עם מנוע חשמלי אינו דבר חדש. ואכן,הפטנט הראשון עבור מנוע כלאיים נרשם בשנת 1899 על ידי ממציא צעיר בשם פרדיננד פורשה.חברת משאיות וולוו שיתפה פעולה עם מחקרים תיאורטיים והדגמות של מנועי כלאיים מאז אמצע שנות ה 80 ובחנה סוגי טכנולוגיות שונות,החל ממנוע כלאיים מכני חשמלי ועד למנוע כלאיים הידראולי חשמלי.
בשנת 2002 יצא לדרך פרויקט הנדסי מתקדם על מנת לחקור איזה של פתרון כלאיים יספק את השילוב הטוב ביותר של יעילות צריכת דלק, אמינות ותועלת כלכלית.
"שללנו כמה תצורות של מנועי כלאיים, כי הם היו יקרים מדי, והגענו בסופו של דבר למה שמכונה מערכת היברידית מקבילה, שבה ניתן לשלב עבודה של מכונה חשמלית ותיבת הילוכים אוטומטית מכאנית-יעודיית ", אומר אנדרס קרון,מנהל טכנולוגיה היברידית בוולוו מערכות הינע, היצרן הפנימי של קבוצת וולוו למערכות הינע.
בשנת 2006 הפרויקט יצר משאית היברידית FM9, המבחן הראשון של שיטת ההיברידי המקבילה. בניגוד לגישה המסורתית יותר בניסויי היברידים, בהם מנוע חשמלי מניע את הגלגלים לבד ומנוע הבעירה מטעין את הסוללות, שיטת ההכלאה במקביל, משתמשת גם במנוע חשמלי או במנוע הבעירה - או שניהם יחד. בשיטה זו,קיים מנוע דיזל ותיבת הילוכים, אבל בין המצמד לבין תיבת הילוכים יושב מנוע חשמלי. זוהי בנייה אמינה ובמנוע הדיזל והמנוע החשמלי ניתן להשתמש ללא תלות זה בזה.
"אלה שני מקורות כוח העובדים על אותו ציר המניע דרך תיבת הילוכים ואל הגלגלים", אומר הנריק קלו. "כלומר, כאשר אתה מפעיל את המשאית מנקודת עצירה מוחלטת משולב המנוע החשמלי כי הוא טוב יותר כאשר מתחילים תנועה עם משאות כבדים מאפס: המנוע מספק מומנט גבוה בסל"ד נמוך. וכאשר מפתחים מהירות גבוהה יותר מנוע דיזל נכנס לפעולה.במצב זה שני המנועים עובדים יחד, או עד אשר מערכת הבקרה תזהה עדיפות אז מנוע דיזל יעבוד לבדו. כאשר אתה מפעיל את המשאית במהירות גבוהה היא מתנהגת כמו משאית מסורתית, אבל במהירויות נמוכות יותר היא מתנהג כמו רכב חשמלי. "במהלך בלימה, עובד המנוע החשמלי כמו בלם מנוע, מפחית את הבלמים וממיר אנרגיה בלימה לטעינת הסוללות.
בעוד וולוו מערכות הינע, פיתחה עשרות מנועי הדיזל לאורך השנים, את המשימה של פתרון כלאיים עבור ייצור בקנה מידה גדול העלה מספר אתגרים שלא התמודדו מולם בעבר, כמה מהם קשורים לסוללה ומערכת השליטה שלה. הסוללה שנבחרה לבסוף על ידי וולוו עבור וולוו FE-Hybrid היא סוללת ליתיום יון, עם כימיה זהה לסוללות הנמצאות בטלפונים ניידים ומחשבים ניידים, אבל בקנה מידה הרבה יותר גדול - הסוללה שוקלת בערך 200 ק"ג.
"הסוללה היא עקב אכילס בכל ההיברידיות בתחום תעשיית הרכב", אומר קרון. "למרות שיש כבר שיפור משמעותי בטכנולוגיות ניקל מטאל הידריד, טכנולוגיות ליתיום יון וקבלי-על לאחסון האנרגיה, יש לפנינו דרך ארוכה לפני שתהיה לנו אמינה לחלוטין."
המערכת במתח 600 וולט ששימשה את וולוו FE, דורשת מאות תאי ליתיום יון בסדרה. "האתגר הוא כיצד לנהל את זה כדי להפוך אותם לפעול כמערכת אמינה", אומר קרון. "כדי להתמודד עם כאלה רמות אנרגיה חשמלית שילבנו מערכות הגנה המכבות את הסוללה ומבודדות אותה משאר הרכב במקרה של תאונה או כאשר מישהו עושה משהו לא נכון בשעת פעולת המערכת."
התוצאה היא מערכת מתקדמת אשר מנתחת את מה שקורה ומגיבה לפי מידת הצורך. "זה חייב לקרות במהירות הבזק והיא חייבת לתפקד בכל מצב", אומר קרון. "יש הרבה מערכות בטיחות סביב הסוללה ומסביב מערכת המתח גבוה על הלוח הראשי במשאית."
כל אחד עם סוללת טלפון נייד או סוללת מחשב נייד ישן בת שלוש שנים יכול להעיד, לסוללות ליתיום יון יש אורך חיים מוגבל. וולוו מכוונת לתוחלת חיים של עד שמונה שנים עבור הסוללות שלה, בהתאם לאופי הנהיגה. "זה צריך להתאים למחזור חיים של המשאית, אולי עם החלפה אחת של הסוללה", אומר הנריק קלו. "במקרה זה עדיף לחסוך מאחר וניתן לחסוך יותר בדלק אם נתפשר על אורך חיי הסוללה."
לאחר שנפתרו הנושאים סביב הסוללה, הצעד הבא היה למצוא ספקים. "זו טכנולוגיה חדשה לא רק עבורנו, אלא גם עבור ספקי המשנה", אומר אנדרס קרון. מאחר ולא הייתה דרישה לייצור בקנה מידה גדול של סוללות אלה, מפעלים חדשים היו צריכים להבנות. "האתגר העיקרי בפני תעשיית יצור הסוללות כבר בתחילת דרכו היה לייצב את הייצור ממפעלים חדשים אלה כדי לספק אמינות טובה על מנת להתאים את היעילות של אינטגרטור המערכת אשר מספקת לנו מערכת אחסון האנרגיה."
משאיות וולוו מבצעת בדיקות שדה עבור משאיות הכלאיים בפעולות מסחריות יחד עם לקוחות נבחרים. למרות התקדמות ניכרת מנקודת מבט טכנית, המשבר הפיננסי העולמי פגע הן בפיתוח מוצרים פוטנציאליים והן בהשקעות בתחום ההובלה במשאיות, ולכן סדרות ייצור בהיקף קטן של וולוו FE-Hybrid לא יצאו לדרך עד 2012. בינתיים, נבדק פתרון כלאיים עבור יישומים להובלה ארוכה.למרות שהפוטנציאל לחיסכון קטן באחוזים לעומת נהיגה עירונית המאופיינת במצבי עצור-סע, המרחק הניכר המכוסה על ידי המשאית גרום במישרין לפליטה ניכרת והפחתה בצריכת הדלק אפשרית גם בכביש הפתוח.
אנדרס קרון מרוצה מאוד מהתוצאה של פרוייקט וולוו FE-Hybrid. "התוצאה עבור הלקוח תהיה נהדרת", הוא אומר. "ברגע שפונקציונליות ואמינות יוכחו, נוכל לזכות בנאמנות עבור טכנולוגיות חדשות אלו. אני חושב שלקבוצת וולוו יש מוצר מעולה בפיתוח. "
עובדות
הסבר כיצד וולוו FE-Hybrid עובד:
פתרון וולוו ממצה את הטכנולוגיה ההיברידית המקבילה, כלומר מנוע דיזל וגם מנוע חשמלי היכולים לעבוד שניהם, ביחד ולחוד. למנוע חשמלי יש שלוש משימות: לפעולות שליטה ברכב, אלטרנטור כאשר משתמשים בבלמי הרכב ולשמש כמנוע לתחילת נסיעה המניע את מנוע הדיזל. אנרגיה מן בלימה משמשת לטעינת הסוללות. בשיפועים חדים בעלייה, המנוע חשמלי יכול להתערב כדי לסייע למנוע דיזל כדי ולספק כוח נוסף. ציוד היקפי כגון משאבת עזר, מדחס אוויר ומפרש כוח, אשר במשאית קונבנציונלית מונעים על ידי המנוע, יכולים להשתמש במשאית כלאיים במנועים חשמליים קטנים במקום. זה נותן יותר חופש לבחירת רכיבים רלוונטיים והם צורכים אנרגיה רק כאשר הם בשימוש בפועל.
מפרט טכני
מנוע דיזל: וולוו D7
Power Output: 300-340 HP
מנוע חשמלי: 3 שלבים -מגנט קבוע מנוע חשמלי סינכרוני 600 וולט
מקס. פלט כוח: 120 קו"אט
מקס. מומנט: 800 Nm
הילוכים:I-SHIFT
סוללות: ליתיום יון 600 V