Электроактивный: прототип ZF Innovation Tractor

текст: Михаил Ожерельев / фото: автора и ZF / 25.10.2017
Сочетание полного привода тягача и независимого вспомогательного электропривода прицепа: концерн ZF Friedrichshafen AG продемонстрировал перспективную концепцию силовой линии для специальной техники на базе сельскохозяйственного прицепа Fliegl Alu-Tec. Отправной точкой для идеи стало развитие темы гибридных грузовиков

Идея использования прицепа в качестве вспомогательной тяги для сцепки не нова. История моторизации прицепных осей для внедорожной техники пришла из середины прошлого столетия. Отрадно, что в те времена большущую работу в этой области вели отечественные конструкторы. Еще в 50-х годах в СССР начались попытки усиления проходимости при помощи дополнительных приводов на прицепе. Это было связано с активным развитием ракетных и артиллерийских тягачей, а в дальнейшем и специальных версий лесовозов.

Функция Hitch Detection подразумевает автоматизацию подсоединения прицепа

Для передачи мощности на колеса прицепа использовались преимущественно два способа: механический (посредством вала отбора мощности), пневматический и гидравлический. Серийные образцы специальной прицепной техники с активными осями можно встретить и сегодня. Например, компания «Спецприцеп» в прошлом году выпустила трехосный высокорамный трал (мод. 994283), оснащенный двумя гидромоторами по 45 кВт каждый. Интересно, что аналогичные решения с гидростатическим приводом находят применение и на тяжелых грузовиках — для подключаемого привода передних ведущих колес (КАМАЗ-54909-090-В5, MAN HydroDrive, Renault OptiTrack).

А вот электропривод, несмотря на многие достоинства, в том числе простоту управления и экономичность за счет рекуперации энергии, до недавних пор был только в проектах. Главным фактором сдерживания была потребность в мощных источниках питания. Все изменилось с приходом эпохи массовой гибридизации.

И то, что концерн ZF начал активно заниматься разработками в этой области, совсем не удивительно. Компания является признанным экспертом по альтернативным силовым установкам. В 2014 году ZF представил трансмиссию TraХon с гибридным модулем для тяжелых коммерческих автомобилей — TraХon Hybrid. Электропривод мощностью 120 кВт и разделительное сцепление позволяют реализовать все функции гибрида — от рекуперации энергии и автономного электрического хода до усиленного бустерного режима и функции «старт-стоп». Во время перевозок специальных грузов электропривод может использоваться и для питания дополнительных агрегатов, например охладительных систем.

А в 2016 году аналогичная концепция нашла воплощение в отрасли сельскохозяйственной техники. Основой для прототипа сцепки, получившей название ZF Innovation Tractor, послужили серийный колесный трактор Deutz-Fahr (для которого ZF поставляет компоненты силовой линии) и трехосный сельскохозяйственный прицеп Fliegl Alu-Tec ASW381 грузоподъемностью 23,5 тонны с самосвальным кузовом объемом 45 м3. Именно такие сцепки, отличающиеся высокой производительностью, сегодня находят широкое применение у крупных европейских сельхозпроизводителей.

И трактор, и прицеп доработаны компанией ZF — снабжены инновационными компонентами и функциями помощи машинисту, включая автоматизацию сцепки/расцепки. Так, инженеры ZF автоматизировали стандартные процессы с помощью функции Hitch Detection (автоматическое подсоединение прицепа). Благодаря камерам система распознает точное положение и угол подсоединяемого сельскохозяйственного оборудования по отношению к трактору и автоматически приближается к нему для подсоединения.

Вся силовая электроника имеет повышенную влаго и пылезащиту

«Благодаря нашему опыту реализации комплексных автомобильных систем мы в состоянии комбинировать уже известные и популярные отдельные системы в рамках единой сети. Таким образом, мы даем транспортным средствам возможность видеть, мыслить и действовать», — говорит Харальд Наунхаймер, руководитель подразделения НИОКР ZF Friedrichshafen AG.

Ведущей является средняя ось: электромоторы компактно интегрированы в конструкцию ступицы

Электрический привод ходовой части прицепа реализован с помощью двух высокооборотных трехфазных асинхронных двигателей с жидкостным охлаждением и последовательным понижающим редуктором. Важно сказать, что в технологиях мотор-редукторов ZF, как крупнейший производитель электропортальных мостов для пассажирского транспорта, имеет достаточно глубокие компетенции.

Ведущей является средняя ось. Электромоторы компактно интегрированы в конструкцию ступицы, при этом система, с учетом конкретных условий эксплуатации, может быть дополнительно укомплектована колесным тормозом. Номинальное напряжение составляет 400 В. Следует отметить, что данное решение разработано специально для сельскохозяйственных и строительных машин,  имеет соответствующую влаго- и пылезащиту.

Для реализации функции вспомогательной тяги необходим бортовой источник электроэнергии, который инженеры ZF встроили в стандартную конструкцию. В силовой линии трактора установлена бесступенчатая трансмиссия ZF Terramatic c модулем генератора ZF Terrа+. Текущее поколение этой системы обладает эксплуатационной мощностью 60 кВт и может использоваться в качестве источника тока для других потребителей электроэнергии.

Сочетание полного привода трактора и независимого вспомогательного электропривода прицепа позволяет реализовать оптимальное управление тягой: такой тягач с прицепом способен преодолеть участки местности, где стандартные транспортные средства не справятся. Дороги с влажной или рыхлой поверхностью и, соответственно, плохим сцеплением для данной конструкции не помеха. Этот тестовый трактор с электрической поддержкой прицепа одолевал на полигоне в присутствии журналистов даже подъемы с уклоном до 30 %. Кроме этого, при затяжном движении на спуске можно экономить энергию, активировав режим рекуперации. Схема электрического гибрида это сделать позволяет.

В узле сцепки присутствуют элементы как гидравлической, так и высоковольтной коммутации

Благодаря новой концепции ZF, реализованной в прототипе ZF Innovation Tractor, можно применить и технологию downsizing, широко известную по массовому автомобилестроению: поскольку на прицеп подается дополнительная мощность, размеры самого тягача и его силового агрегата могут быть уменьшены — это хорошо подходит для тех, кто раньше выбирал мощный трактор только потому, что иногда использовал прицеп с полной нагрузкой. Теперь трактор малого размера сможет перемещаться с увеличенной полезной нагрузкой.

Данная концепция привода соответствует всем требованиям, позволяет переносить усилия на поле щадящим образом и даже делает реальным автономное движение прицепов будущего, говорят инженеры ZF. 

Статьи по теме
Популярное