E-Van: az első magyar fejlesztésű dízel-elektromos, hibrid üzemű kisteherautó

A 2009-ben elnyert és 2010-ben a Baross Gábor Program részeként elkezdődött, az akkori NKTH, most pedig Nemzeti Innovációs Hivatal és a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség támogatásával, illetve a MAG Zrt. közreműködésével megvalósuló kutatási projekt mérföldkőhöz ért. A vállalati és egyetemi együttműködéssel folyó tudományos munka több elektronikai, gépészeti és járműmérnöki részterületet átfogó, komplex megvalósítást igényelt.

Hazánkban az AMC európai fejlesztőközpontja

A fejlesztési konzorcium vezetője az AMC Europe Kft., tagjai az ászári Intermotor Kft. és a győri Széchenyi István Egyetem.
Az AMC-E Kft. (Advanced Motion Control Europe) nevéhez méltóan a jármű elektronikus rendszereit, azaz a motor meghajtó elektronikáját, az akkumulátor-cellák töltéskiegyenlítését, illetve töltőberendezést fejlesztette.

A részterületek vezetői: dr. Varga Zoltán docens (Széchenyi István Egyetem), ifj. Willisits Vilmos (Intermotor Kft.) és Herczegfalvy Attila (AMC Europe).

Az AutoPro kérdésére Herczegfalvy Attila mérnök-cégvezető elmondta: az amerikai Advanced Motion Control magyar leányvállalataként húsz képzett mérnök-kutatójuk fő feladata a fejlesztés, emellett európai értékesítési központként működnek. A főként gépipari szervomotor-elektronikákkal foglalkozó anyacég profiljától részben eltérő, az egyetemmel közösen folytatott fejlesztőmunkával mérnökeik új kompetenciákra tettek szert, amelyeket várhatóan hasznosítanak a közeljövőben – egy külföldi partnercég máris érdeklődött a hibrid-projektben használt egyedi teljesítmény-elektronika részletei iránt.

Közösen fejlesztett hajtómotorok

Az Intermotor Kft. a villanymotorok fejlesztője. A motorok méretezését, mágneses tér szimulációját az egyetemmel közösen végezte. A cég szakemberei több évtizedes tapasztalatuk felhasználásával tervezték a motor kísérleti darabjait, annak gyártását, és hozzák létre a további járművek hajtására is alkalmazható korszerű állandó mágneses motorok prototípusait - tudtuk meg ifj. Willisits Vilmos műszaki vezetőtől.
A Széchenyi István Egyetem a járműfejlesztést, átalakítást, a hajtás járműtechnikai optimalizálását végzi, továbbá részt vesz mindkét partner fejlesztési munkáiban – mondta el dr. Varga Zoltán egyetemi docens. Az egyetemen létesített próbapadon folyik a kifejlesztett motorok és meghajtók próbapadi tesztelése, a hajtásrendszer számítógépes szimulációs vizsgálatai. Az egyetem kutatói fejlesztik a kommunikációs rendszert és a jármű számítógépes vezérlését – az igazán nagy feladat a Ford Transit meglévő vezérlő- és elektronikai rendszereihez illesztése volt az elektromos hajtás vezérléséhez úgy, hogy a kommunikáció kölcsönösen működőképes legyen.
A munka egy része még hátra van, a kész tanulmány jármű országúti tesztje még most folyik, és annak eredményei a projekt február végi befejezése után, tavaszra válnak publikussá.

Technikai részletek

A kutatás fő témái a BLDC (kefe nélküli, állandó mágneses, háromfázisú, szinkron) villamos motor és motor hajtó elektronika, CAN-BUS kommunikációs rendszer, számítógépes jármű vezérlés, napelemes és hálózati biztonság optimalizált töltő fejlesztése az alkalmazott lítium-ion akkumulátor egységhez. A hajtási megoldás „vagy-hibrid” jellegű. Mint Varga Zoltán elmagyarázta, nem lett volna értelme a jóval bonyolultabb párhuzamos megoldásoknak, mivel mind a dízel hajtáslánc, mind a 60 kW névleges teljesítményű, 500Nm forgatónyomatékú elektromos hajtás könnyedén viszi a járművet. Nagy eredmény, hogy az elektromos meghajtás mechanikus hatásfoka elérheti a 90%-ot – ezt a Széchenyi Egyetemen évek óta működő „SZEnergy Team” kutatásai is elősegítették.

A járműbe tervezett két villamos motor egyenként 30 kW névleges teljesítményű, sorba kötve a jármű hátsó tengelyét hajtják, a dízel motoros hajtástól függetlenül, önállóan. A fronthajtású autóban belsőégésű motoros üzemben a villamos hajtás csak fékez. A gépkocsivezető indulás előtt dönti el, hogy milyen üzemmódban kíván közlekedni. A jármű városi forgalomban körülbelül 2 órát tud üzemelni tisztán villamos hajtással.
Mint megtudtuk, a 60 kW összteljesítményt „félgőzzel” tudja a rendszer, szükség esetén másfél- vagy (rövid időre) akár kétszeres terhelést is kiszolgál. Erre olykor szükség is van, mivel a villanymotor sebességváltó nélkül, közvetlenül csatlakozik a differenciálműhöz.

Az akkumulátorok töltésére hálózati (plug-in) vagy „vonszoló” hajtással van lehetőség. A fékezési energiát mind belsőégésű, mind villamos hajtás esetén visszatáplálja a jármű. A villamos üzemeltetés központi számítógépes vezérléssel történik, felhasználva az eredeti jármű számítógépes egységeinek információit. A jármű tetején 7 négyzetméteres napelemes töltőegység lesz, amely maximálisan 0,5 kW teljesítménnyel rátölt az akkumulátorokra. Az akkumulátorok plug-in töltését 3-30 kW teljesítménnyel lehet végezni a hálózati lehetőségekhez alkalmazkodva.

Támogatás és saját erő

A kapott állami támogatás természetesen a kutatásra nem volt elegendő, így mindhárom együttműködő konzorciumi partner jelentős sajáterőt áldozott a fejlesztésre, a projekt sikere érdekében.
Az egyetemen kilenc oktató, három laboráns és hat hallgató kapcsolódott be a projektbe, ami a folyamatos vizsgálatok és továbbfejlesztések miatt logisztikailag is nagy kihívást jelentett, akárcsak néhány speciális alkatrész beszerzése.

A fejlesztési tapasztalatok, az összekovácsolódott szakembergárda lehetővé teszi, hogy a jövőben a hibrid és villamos járműhajtás egyes elemei további alkalmazásokra is átültethetők legyenek. A vállalati partnerek részéről a hibrid teherautóban használt, teljesítmény-kategóriájú járműhajtások közeli megvalósítása és kereskedelmi forgalmazása is várható. A Széchenyi Egyetem kutatói olyan szakmai és tapasztalati előnyökre tettek szert a projekt során, melyek a jövőbeni és kapcsolódó kutatásokban és az oktatás területén is kamatoztathatóak.

A fejlesztés végső célja nem kevesebb, mint piacképes hibrid rendszerrel előállni a kishaszongépjárművek szegmensében. Mivel Európa egyre több városközpontjában már csak zéró emissziójú járművek végezhetik az áruterítést és a postai tevékenységet, ezért külföldi érdeklődés elképzelhető, illetve lehetséges, hogy Magyarországon is sor kerülhet hasonló korlátozásokra. A választható üzemmódú hibrid kisteherautóknak tehát nagy valószínűséggel stabil, növekvő piacuk lesz a közeljövőben.