Elektrikli Yükleyici
kategori:
Elektrikli İnşaat Aracı
Proje tarihi:
Nisan 2024
yer:
Avrupa
10 Tonluk Elektrikli Tekerlekli Yükleyici Motor Projesi
OEM’ler, arazi tipi makine uygulamaları için daha düşük işletme maliyetleri, daha az emisyon ve daha yüksek enerji verimliliği arayışında oldukları için, ağır inşaat ekipmanlarının elektrikleşmesi hız kazanıyor.
Bu proje, Brogen’in yüksek gerilim PMSM motor teknolojisi ve entegre elektrikli araç güç aktarma sistemi bileşenleri kullanılarak 10 tonluk bir tekerlekli yükleyicinin elektriklendirilmesini kapsamaktadır.
Brogen, tedarikçi ortaklarının teknik ekipleriyle işbirliği içinde, zorlu çalışma koşullarında tam vardiya çalışmasını desteklemek üzere çekiş motorunu, motor kontrol ünitesini ve elektrikli hidrolik tahrik sistemini tedarik etti.
Projeye Genel Bakış: İnşaat Araçlarının Elektrikli Modele Geçişi
Güneydoğu Asya’da faaliyet gösteren bir inşaat ekipmanı OEM’si, taş ocağı, liman lojistiği ve kentsel altyapı projelerinde kullanılan 10 ton sınıfı bir tekerlekli yükleyicinin elektriklendirilmesi sürecinde destek almak üzere Brogen’e başvurdu.
Müşteri, orijinal dizel güç aktarma sistemini, aynı kepçe kapasitesini, koparma kuvvetini ve çalışma verimliliğini koruyarak yakıt tüketimini ve yerel emisyonları önemli ölçüde azaltabilen tam elektrikli bir tahrik sistemiyle değiştirmek istiyordu.
OEM, elektrikli güç aktarma sisteminden aşağıdakileri sağlamasını talep etti:
- 8–10 saatlik tam vardiya çalışması
- Kova yükleme sırasında yüksek tepe torku
- Ağır çalışma koşullarında istikrarlı çalışma
- Mevcut şanzıman ve aks sistemi ile uyumluluk
- Orijinal makine yapısında asgari düzeyde değişiklik
- Tozlu ve yüksek titreşimli ortamlarda güvenilir çalışma
Brogen’in satış ekibi, makinenin çalışma döngüsünü ve hidrolik yük özelliklerini analiz etmek üzere, güç aktarma sistemi tedarikçi ortaklarımızın teknik ekipleriyle yakın işbirliği içinde çalıştı. Halihazırda sahada kullanılmakta olan dizel motorlu tekerlekli yükleyicilerden toplanan işletim verilerine dayanarak, verimliliği optimize etmek ve üretkenliği korumak amacıyla çift motorlu bir elektrikli mimari seçildi.
Birleştirilmiş nihai çözüm:
- Yüksek gerilimli bir PMSM çekiş motoru
- Özel bir elektrikli hidrolik pompa motoru
- Entegre motor kontrol ünitesi (MCU)
- 540 V DC akü platformu
- CAN J1939 araç iletişimi
Dünya çapında elektrikli inşaat makinelerine olan talep artmaya devam ederken, yüksek verimli PMSM elektrikli motor sistemleri sıfır emisyonlu arazi araçlarının geliştirilmesini mümkün kılan temel teknolojilerden biri haline gelmesi bekleniyor. Orijinal ekipman üreticileri (OEM’ler) giderek daha fazla entegre Elektrikli araç güç aktarma sistemi çözümleri güç aktarım sisteminin karmaşıklığını azaltırken, genel sistem verimliliğini ve işletme güvenilirliğini artırmak.
Tekerlekli Yükleyicilerin Elektrifikasyonunda Karşılaşılan Başlıca Zorluklar
Ağır hizmet tipi tekerlekli yükleyicilerin elektriklendirilmesi, karayolu ticari araçlarına kıyasla çok farklı mühendislik gereksinimleri ortaya koymaktadır. Tekerlekli yükleyiciler, tekrarlanan maksimum tork talepleri, zorlu çevre koşulları ve sürekli hidrolik yük döngüleri altında çalışmaktadır.
Yüksek Tepe Tork Gereksinimi
Tekerlekli yükleyiciler, kepçe koparma işlemi ve yüklü halde yokuşta kalkış sırasında son derece yüksek tork gerektirir. Nispeten sabit çalışma yüklerine sahip karayolu araçlarının aksine, yükleyiciler ağır kazı işleri ile kısa mesafeli sürüşler arasında sürekli geçiş yapar.
Bu çalışma koşullarını karşılamak üzere, seçilen Brogen PMSM tahrik motoru aşağıdakileri desteklemektedir:
- 150 kW tepe gücü
- 1.600 N·m maksimum tork
- 30 saniyelik aşırı yük dayanımı
- Kısmi yük çalışma aralıklarında yüksek verimlilik
Bu konfigürasyon, elektrikli tekerlekli yükleyicinin kazı ve malzeme taşıma işlemleri sırasında dizel motorlu makinelerle karşılaştırılabilir bir performans sergilemesini sağlar.
Bu projede kullanılan çift motorlu mimari, Brogen’de halihazırda uygulanan elektrifikasyon ilkelerinin aynısını takip etmektedir. arazi aracı çözümleri, burada elektrikli tahrik sistemleri, zorlu çalışma koşullarında faaliyet gösteren inşaat ekipmanları, madencilik makineleri ve endüstriyel araçlar için optimize edilmiştir.
Tam Vardiya Dayanıklılığı
Standart bir tekerlekli yükleyicinin bir vardiyası genellikle 300–400 yükleme döngüsünden oluşur. Vardiya ortasında şarj yapmaya gerek kalmadan tam vardiya boyunca çalışmayı sağlamak için hem motor verimliliğinin hem de hidrolik güç tüketiminin dikkatli bir şekilde optimize edilmesi gerekmiştir.
Tahrik motorunu yalnızca tepe güç çıkışı için aşırı boyutlandırmak yerine, güç aktarma sistemi gerçek kullanım koşullarındaki verimlilik açısından optimize edildi. Seçilen PMSM platformu, verimliliğini %’nin üzerinde tutarak, müşterinin LFP pil sisteminden elde edilen çalışma saatlerinin en üst düzeye çıkarılmasına katkıda bulunuyor.
Hidrolik Sistemin Enerji Tüketimi
Geleneksel dizel tekerlekli yükleyiciler, hidrolik hareket gerekmediğinde bile hidrolik pompayı sürekli olarak doğrudan motordan tahrik eder. Bu durum, rölantide önemli ölçüde enerji kaybına yol açar.
Verimliliği artırmak amacıyla, elektrikli tekerlekli yükleyici, özel bir PMSM hidrolik pompa motoru kullanan bağımsız bir elektrikli hidrolik mimariye sahiptir. Hidrolik akış, yalnızca kaldırma, yönlendirme veya kepçe hareketi gerektirdiğinde üretilir.
Bu tasarım, boşta çalışma ve kısmi yük koşullarında gereksiz enerji tüketimini önemli ölçüde azaltır.
Zorlu Çalışma Koşulları
İnşaat makineleri, aşağıdaki koşulların mevcut olduğu ortamlarda kesintisiz olarak çalışır:
- Toz maruziyeti
- Su girişi
- Şiddetli titreşim
- Çamur ve enkaz
- Geniş ortam sıcaklığı aralığı
- Sürekli ağır yük döngüleri
Bu proje için seçilen Brogen motor ve kontrol sistemleri, ağır ticari ve arazi uygulamaları için tasarlanmıştır ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- IP67 koruma sınıfı
- Su soğutmalı entegre gövde
- IEC 60034 Sınıf H yalıtımı
- ISO 16750-3 titreşim direnci
- Çalışma sıcaklığı aralığı −25 °C ile +55 °C arası
Genel termal kararlılığı artırmak amacıyla, çekiş motorunda Brogen’in şu konuyla ilgili makalesinde ele alınanlara benzer gelişmiş soğutma ve verimlilik optimizasyonu teknolojileri kullanılmaktadır: tahri̇k motoru kayip kontrol teknoloji̇leri̇. Zorlu arazi kullanım koşullarında kesintisiz performansın sürdürülmesi için verimli ısı yönetimi hayati önem taşır.
Proje için Tedarik Edilen Brogen Ürünleri
150 kW PMSM Çekiş Motoru
Ana tahrik ünitesi, Brogen’in ticari araç motor portföyünden bir su soğutmalı sabit mıknatıslı senkron motordur (PMSM). Bu motor, OEM’in mevcut şanzıman ve aks sistemini koruyarak orijinal dizel motorun yerine doğrudan geçmektedir.
PMSM platformu, ağır hizmet tipi elektrikli ticari araçlarda ve arazi makinelerinde yaygın olarak kullanılan 540 V DC mimarisi üzerinde çalışır. Bu gerilim platformu, yüksek yük koşullarında akım seviyelerini yönetilebilir düzeyde tutarken, büyük kapasiteli LFP pil sistemleriyle uyumluluk sağlar.
Motorun kompakt ve entegre gövdesi, orijinal motor bölmesi içindeki montajı kolaylaştırdı ve şaside büyük çaplı değişikliklere olan ihtiyacı azalttı.
PMSM Çekiş Motoru Teknik Özellikleri
| Parametre | Değer | Notlar |
|---|---|---|
| Motor Tipi | PMSM (İç PM) | Su soğutmalı |
| Anma Gücü | 90 kW | Sürekli çıktı |
| Tepe Güç | 150 kW | 30 saniyelik aşırı yük |
| Nominal Tork | 800 N·m | Sürekli |
| Maksimum Tork | 1.600 N·m | 30 saniyelik aşırı yük |
| Temel Hız | 4.500 dev/dak | Nominal çalışma hızı |
| Maksimum Hız | 6.000 dev/dak | Alan zayıflama bölgesi |
| Nominal Gerilim | 540 V DC | 450–720 V ile uyumlu |
| Maksimum Verimlilik | >97% | Optimize edilmiş kısmi yük verimliliği |
| Soğutma Yöntemi | Su/Glikol | Kapalı devre soğutma |
| Koruma Derecesi | IP67 | IEC 60529 |
| Yalıtım Sınıfı | H (180 °C) | IEC 60034 |
| İletişim | CAN 2.0B / J1939 | Araç entegrasyonu |
| Çalışma Sıcaklığı | −25 °C ile +55 °C arası | Ağır hizmet ortamı |
Not: Nihai teknik özellikler, uygulama ve çalışma döngüsü gereksinimlerine göre değişiklik gösterebilir.
Proje için Tedarik Edilen Brogen Ürünleri
Entegre Motor Kontrol Ünitesi (MCU)
Projede, CAN J1939 iletişim protokolü aracılığıyla tekerlekli yükleyicinin araç kontrol mimarisine entegre edilmiş, bağımsız bir yüksek gerilim motor kontrol cihazı kullanılmaktadır.
MCU şunları yönetir:
- Çekiş motoru tork kontrolü
- Hidrolik pompa motorunun çalışması
- Rejeneratif frenleme
- Isıl koruma
- Sistem tanılama
- Araç kontrol ünitesi (VCU) ile iletişim
Ağır inşaat ekipmanı uygulamaları için hayati önem taşıyan düşük hızda kontrol edilebilirliği ve tork tepki doğruluğunu iyileştirmek amacıyla alan yönelimli kontrol (FOC) algoritmaları benimsenmiştir.
Elektrikli tahrik mimarisi, modern araçlarda yaygın olarak kullanılan entegre kontrolör teknolojilerinden de yararlanmaktadır hepsi bir arada elektrikli tahrik sistemleri, Kompakt sistem entegrasyonu, ambalajlama verimliliğini artırır ve OEM kurulumunu kolaylaştırır.
45 kW Hidrolik Pompa Motoru
Hidrolik sistem, aynı 540 V DC platformunda çalışan 45 kW’lık özel bir PMSM motorla çalıştırılmaktadır.
Geleneksel motor tahrikli hidrolik pompaların aksine, elektrikli hidrolik mimari, hidrolik akışın yalnızca kaldırma, direksiyon veya yardımcı işlevler gerektirdiğinde oluşturulmasına olanak tanır. Bu, genel verimliliği artırırken rölanti durumundaki enerji tüketimini azaltır.
Özel hidrolik motor şu bileşenlere güç sağlar:
- Kova kaldırma
- Yükleyici kolunun hareketi
- Direksiyon hidrolik sistemi
- Yardımcı hidrolik fonksiyonlar
Çekiş gücü ile hidrolik güç aktarımının birbirinden ayrılması, makinenin hareketi ile çalışma işlemleri arasındaki güç rekabetini de ortadan kaldırır.
Brogen’in ticari araçların elektrifikasyonu alanındaki deneyimi, şirketin OEM’lere ölçeklenebilir çözümler sunmasını sağlıyor ticari araçlar için elektrikli tahrik sistemleri ve kanıtlanmış yüksek gerilim tahrik teknolojilerini kullanan arazi araçları uygulamaları.
Proje için Tedarik Edilen Brogen Ürünleri
Çift Motorlu Mimari
Tekerlekli yükleyici, aşağıdakilerden oluşan çift motorlu bir yapıya sahiptir:
- Orijinal şanzımana bağlı bir çekiş PMSM’si
- Özel bir hidrolik pompa motoru
Her iki sistem de, akü sistemi tarafından beslenen ortak bir 540 V DC barasından çalışır.
Tek motorlu mimarilere kıyasla, bu düzen çeşitli avantajlar sunmaktadır:
- Çekiş ve hidrolik sistemlerin bağımsız kontrolü
- Geliştirilmiş enerji verimliliği
- Daha istikrarlı hidrolik tepki
- Tepe akım dalgalanmasında azalma
- Aynı anda sürüş ve kaldırma işlemleri sırasında operatör kontrolünün iyileştirilmesi
Bu mimari, orta ve büyük boyutlu arazi makineleri için en pratik elektrifikasyon yaklaşımlarından biri olarak yaygın bir şekilde kabul edilmektedir.
Rejeneratif Frenleme
Rejeneratif frenleme şu durumlarda devreye girer:
- Aracın yavaşlaması
- Aşağı doğru yolculuk
- Düşük yükte serbest sürüş
Geri kazanılan frenleme enerjisi akü sistemine geri beslenir; bu da çalışma süresinin uzatılmasına ve toplam enerji tüketiminin azaltılmasına yardımcı olur.
Bir liman lojistik tesisinde gerçekleştirilen ilk saha testleri sırasında, rejeneratif enerji geri kazanımı, tipik çalışma koşulları altında toplam deşarj edilen enerjinin yaklaşık 12–15%’sini oluşturdu.
CAN J1939 Araç Entegrasyonu
Brogen güç aktarma sistemi, ticari araç ve inşaat ekipmanı uygulamalarında yaygın olarak kullanılan standart CAN J1939 protokollerini kullanarak OEM’in araç kontrol ünitesiyle iletişim kurar.
Açık iletişim yapısı, entegrasyonu kolaylaştırdı ve OEM yazılım ekibinin aşağıdakilere erişmesini sağladı:
- Motor hızı
- Tork talebi
- Sıcaklık verileri
- Arıza teşhisi
- Pil şarj durumu bilgileri
- Güç sınırlama durumu
Bu yaklaşım, müşterinin mevcut makine kontrol stratejisiyle uyumluluğu korurken entegrasyonun karmaşıklığını azalttı.
Saha Doğrulama Sonuçları
Güç aktarma sisteminin entegrasyonunun ardından, prototip makineler, sürekli yükleme ve nakliye işlemlerinin gerçekleştirildiği bölgesel bir liman lojistik tesisinde doğrulama amacıyla devreye alındı.
Saha Doğrulama Özeti
| Doğrulama Öğesi | Sonuç |
|---|---|
| Tam Vardiya Dayanıklılığı | 10% pilinden 10%'den fazla kalmış halde 8 saatlik vardiyayı tamamladım |
| Kova Döngüsü İşlemi | Yaklaşık 350 yükleme döngüsü |
| Tırmanma Kabiliyeti | 20% eğimli platform, nominal yük kapasitesi ile |
| Enerji Maliyetinin Azaltılması | Dizele kıyasla yaklaşık 65–70% daha düşük |
| Güç Aktarım Sistemi Güvenilirliği | İlk doğrulama aşamasında aktarma organlarında herhangi bir bakım işlemi gerekmemiştir |
| Operatör Geri Bildirimi | Kabin gürültüsünde azalma ve düşük hızda tork tepkisinde iyileşme |
İşletme Verimliliği
Orijinal dizel platformla karşılaştırıldığında, elektrikli tekerlekli yükleyici aşağıdaki nedenlerle önemli ölçüde daha düşük işletme maliyetleri sergilemiştir:
- Çalışma saati başına enerji maliyetinde azalma
- Motorun rölantide yakıt tüketiminin ortadan kaldırılması
- Güç aktarım sisteminin bakım ihtiyacının azalması
- Daha az sayıda giyilebilir güç aktarma sistemi bileşeni
Filo işletmecileri ayrıca, düşük hızda manevra ve yükleme işlemleri sırasında kontrol edilebilirliğin arttığını bildirdiler.
Gürültü ve Emisyonların Azaltılması
Kurulum sırasında gözlemlenen en önemli avantajlardan biri, geleneksel dizel motorlu makinelere kıyasla çalışma gürültüsünde önemli ölçüde azalma olmasıydı.
Bu özellik, elektrikli tekerlekli yükleyicileri özellikle aşağıdaki alanlar için uygun hale getirir:
- Kentsel inşaat projeleri
- Kapalı lojistik tesisleri
- Gece çalışması
- Çevresel açıdan hassas bölgeler
- Liman ve depo uygulamaları
Yerel egzoz emisyonlarının sıfır olması, operatörlerin ve çevredeki personelin çalışma koşullarını da iyileştirir.
Proje aynı zamanda ne kadar gelişmiş olduğunu da gösteriyor eksenel akı motor teknolojileri ve yüksek güç yoğunluklu PMSM sistemleri, daha yüksek verimlilik, daha hafif ağırlık ve daha yüksek tork yoğunluğu ile yeni nesil elektrikli inşaat makinelerinin gelişimine yön veriyor.
Sonuç: Elektrikli İnşaat Araçlarının Geleceği
Bu proje, zorlu arazi uygulamaları için Brogen’in yüksek gerilim PMSM motoru ve elektrikli araç güç aktarma sistemi teknolojileri kullanılarak 10 tonluk bir tekerlekli yükleyicinin başarılı bir şekilde elektriklendirildiğini göstermektedir.
Çift motorlu yapı, tam vardiya çalışması, yüksek kopma torku ve güvenilir performans sunarken, geleneksel dizel makinelere kıyasla işletme maliyetlerini, emisyonları ve bakım gereksinimlerini azalttı.
Brogen, inşaat ve endüstriyel ekipmanlara yönelik ölçeklenebilir elektrikli güç aktarma sistemi çözümleriyle, yeni nesil verimli ve sıfır emisyonlu arazi araçlarını geliştiren OEM’leri desteklemeye devam ediyor.
Sorumluluk Reddi: Gösterilen proje detayları temsili örneklerdir. Teknik özellikler ve performans, müşteri gereksinimlerine ve çalışma koşullarına bağlı olarak değişebilir. Gizli proje verilerini korumak için bazı bilgiler değiştirilebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Bu elektrikli tekerlekli yükleyici projesinde ne tür bir motor kullanılmaktadır?
Projede, hem çekiş tahriki hem de hidrolik güç aktarımı için Brogen’in ticari elektrikli araç motor serisinden bir yüksek gerilimli sabit mıknatıslı senkron motor (PMSM) kullanılmaktadır.
Elektrikli tekerlekli yükleyici, tek bir şarjla tam bir çalışma vardiyasını tamamlayabilir mi?
Evet, bu yükleyici, tipik taş ocağı ve liman lojistiği çalışma döngüleri kapsamında yaklaşık 8–10 saatlik tam vardiya çalışması için tasarlanmıştır.
Proje neden çift motorlu bir mimari kullanıyor?
Çift motorlu düzen, çekiş ve hidrolik işlevlerini birbirinden ayırarak, eşzamanlı sürüş ve yükleme işlemleri sırasında enerji verimliliğini, hidrolik tepki süresini ve makinenin genel performansını artırır.
Elektrikli tahrik sistemi, zorlu inşaat ortamları için uygun mu?
Evet, motor ve kontrol sistemleri, IP67 koruma sınıfı, su soğutma ve yüksek titreşim direnci özellikleriyle ağır hizmet tipi arazi uygulamaları için tasarlanmıştır.
Bu elektrifikasyon çözümü diğer inşaat ekipmanlarına da uyarlanabilir mi?
Evet, aynı elektrikli araç güç aktarma sistemi mimarisi, ekskavatörlere, teleskopik yükleyicilere, forkliftlere, madencilik ekipmanlarına ve diğer arazi tipi endüstriyel araçlara da uygulanabilir.
English 
Español 
Português do Brasil 
Türkçe