Mercedes eActros или камионът, който изразходва само 3 кВтч/100 км на тон тегло

15 Nov 2024

 

Загледал съм се в зарядните станции на огромния плац за зареждане на електрически камиони близо до завода на Mercedes край Вьорт и се връщам към спомените си в общуването ми с машините на компанията Mercedes-Benz отпреди много години. Първоначално това беше един 410 D с петцилиндровия дизелов мотор с атмосферно пълнене, а по-късно 814 D, с онзи невероятен и феноменален чугунен OM 366. В завода в Гагенау боядисваха двигателя в зелен цвят, с който машината приличаше повече на покрит с патина меден монумент. Това чудо, с директно впръскване (вариантът на OM 366 за 817 D имаше турбопълнене) не можеше да стартира единствено когато дизеловото гориво в резервоара замръзваше. Машината носеше със себе си усещане за фундаментална здравина, която не се променяше с годините и пробега. През въпросните години станахме приятели с камиона, брандиран с логото на Bosch. Никога няма да забравя този тромав приятел, който пръхтеше по изкачванията на пътя край Витиня, по времената преди последният виадукт да бъде завършен. Благодарение на късото предавателно число на първа предавка, когато беше празен автомобилът ускоряваше съвсем прилично, но пък сравнително късото главно предаване беше имунитет срещу превишаване на скоростта.  

Фундаменталният Mercedes

Имал съм страхотни преживявания с този камион. Веднъж, след спор с полицай, че измерената скорост не е моята, а на автомобила пред мен, тъй като дистанцията бе по-малка от разделителната способност на радара, той ми обясни че радарът измерва „автомобила с най-голямата маса“. А след отговора ми че това е радар, а не кантар, последва тирада, която не ми се иска да възпроизвеждам. Три пъти го крадоха, три пъти го намираха, единият път с кабина натопена в езерото край Бистрица, а третият път, когато го откраднаха (както се оказа, двама бивши затворници) бе отрит само защото честен и добронамерен гражданин на град Аксаково до Варна бе забелязал, че на в двора на един съсед, работещ като надзирател един неестествено паркиран камион запушваш улицата. Не се шегувам, дори БНТ излъчи репортаж за случая.

На ход е електрическият камион

Извинявайте за лирическото отклонение. Машината, по стъпалата на чиято кабина се изкачвам е от същия звезден купол, но междувременно светлината и е достигнала до друга галактика. 814 D беше израз на механиката в най-чист вид, един от достойните наследници на L 3000, L 5000, LP 333, LP 608 и L 315, онзи добронамерен работяга с късата „муцуна“ и безброй разновидности, износил на гърба си германското икономическо чудо и станал любимец на шофьорите от Близкия Изток и Африка заради прословутата си надеждност.

На този Mercedes 911 попаднах съвсем случайно в един от тестовите центрове на...Porsche. Съвпадението с модела на спортната компания е чиста случайност. 

В модела, за който ще стане дума, всичко е подчинено на електричеството. Разбира се кабината на седловия влекач със своенравен дизайн, подчинен на аеродинамичната ефективност се използва и за новия дизелов Actros L, но ние присъстваме на представянето и тестово шофиране на новия eActros, който се задвижва изцяло от електричество. Максималната му мощност достига 600 киловата или около 816 к.с. Въпреки че Mercedes-Benz от дълги години е доайен в развитието на дизеловия двигател (Benz представя първия си товарен автомобил с дизелов двигател през 1923 година, Daimler първия си дизелов товарен автомобил с въздушно впръскване на дизеловото гориво през същата 1923 г., а от 1927 година Daimler-Benz започва производството на камиони с предкамерни дизели), той отдавна разработва технологии в областта на електрическото задвижване. Всъщност eActros е развитие на различни разработки включително на електрическия автобус eCitaro, който имаше опитни образци с твърдотелни литиево-йонни батерии.

Еволюцията на електрическото задвижване

Предишните ми контакти с електрически (леко)товарни автомобили с марката Mercedes бяха през 2013 и 2021 година. Бе невероятно какъв прогрес бе преживяла технологията от Vito E-Cell със скромния си капацитет от 32 кВтч до 90-те киловатчаса на EQV. Макар сравнението на лекотоварен автомобил с пътнически бус да е малко относително, все пак дава представа за въпросното развитие. Vito E-Cell бе базиран на второто поколение Vito (което под формата на Viano се предлагаше и в пътническа версия). Огромната батерия със скромния за днешните представи капацитет от 32 кВтч (почти същият сега има батерията на plug-in хибрид Mercedes GLE 350 de) заемаше цялата подова конструкция на лекотоварния автомобил, при това в неговата дълга версия, за да има достатъчно място. Поради това инженерите го бяха трансформирали в автомобил с предно предаване. Въпреки че през годините Mercedes бе създал различни прототипи на електромобили, включително на ван (LE 306), компанията все още нямаше опит в управлението на големи токове и разработката на силовата електроника бе поверено на Magna. Тя се помещаваше отпред, под предния капак, а под нея от своя страна бе монтиран електромоторът с мощност от 60 кВт. Авангардната за това време технология обаче имаше много малка практична стойност. Пробегът в стерилни условия, който от Mercedes обявяваха бе едва 130 км, но при нашето шофиране при гореспоменатите температури, около нула градуса, отоплението включващо малък воден бойлер жадно поглъщаше електрони.

Така в името на комфорта в кабината, само след пробег от 25 км Vito E-Cell изразходи 55 процента от капацитета на батерията си. Бързо се наложи да се върнем обратно в изходната точка за да предотвратим оставането на пътя. Вирусът на небезизвестното „притеснение за пробега“ по това време все още върлуваше с пълна сила и това бе напълно обяснимо. Въпреки това предлаганият на базата на лизингови договори Vito E-Cell постави основите в серийното производство на лекотоварни електрически автомобили. Със своята 90-киловтачасова батерия и термопомпа и по-ефективен електрически мотор EQV вече беше на висотата на своето съвремие. Моделът стана огромен скок не само в сравнение с гореспоменатия Vito E-Cell (W639), но и спрямо предишната си версия от 2018 г. с батерия с капацитет от 41,4 кВтч и електромотор с мощност от 84 кВт.

Електрическата гама от товарни автомобили

През същата 2021 година в която имах възможността да шофирам EQV, двете части на конгломерата Daimler се разделиха на автомобилната компания Mercedes Benz и Daimler Truck. Всяка от тях пое по свой собствен път (вановете са част от автомобилната) и за това няма нищо чудно че на въпроса ми, заимстват ли опит при създаването на батериите, електромоторите и управляващата електроника от колегите си проектиращи леките автомобили, ми отговориха с „не, разработките нямат нищо общо“. Което е доста относително, защото в края на краищата и двете компании използват литиево-йонни клетки на китайския производител CATL, а това е един от най-съществените компоненти в един електрически автомобил. А и, както се оказва електрическите мотори на камиона са по-близо до използваните от автомобилите, освен това разработките стават по времето когато споменатите компании са едно цяло.   

В момента тече подготовката за серийното производство на електрическия градски съчленен автобус eCitaro, а гамата от товарни автомобили на Mercedes вече включва соло фургона eActros 300/400, по-малкия FUSO eCanter, моделът за комунални дейности eEconic американските Freightliner eM2 и Freightliner eCascadia, а от този месец започват доставките и на eActros 600, който междувременно стана Международен камион на годината.  

Мрежа от заводи на Daimler

Пътуването с автобус от летището във Франкфурт до завода във Вьорт за представянето на електрическия камион сякаш символично се случва по германския аутобан A5, с неговия петкилометров пробен участък с мрежа за захранване на електрически камиони, подобна на влаковите. Проектът по-скоро се превърна в доказателство че стратегията за електрификация трябва да друга. Преди раздялата си с автомобилното подразделение Daimler смяташе да акцентира върху разработването на технологията за горивни клетки, с която компанията има дългогодишен развоен опит. С развитието на технологиите в областта на литиево-йонните технологии компанията реши да развива и този технологичен път.

И така, една дузина eActros са заредени напълно и готови за път. Колонките за зареждане на големия плац пред завода във Вьорт са с различна мощност, различен вид и на различни производители и дори разполагат с буферна акумулаторна система. Това е нещо по-скоро като изложбено пространство за този вид технологии. Подобно разнообразие и възможности обаче са по-скоро частен случай – все пак наблизо е заводът за товарни автомобили Вьорт, който получава захранване от 20-киловолтова електрическа мрежа.

Електрическият камион от своя страна е вселена различна от тази на електрическите автомобили. Не е необходима специална платформа или сложно модифициране на съществуваща електрическа за целта. Рамата с променена конфигурация, чието седло на Jost поема солиден товар, е достатъчно здрава за да бъдат прикрепени към нея трите акумулаторни пакета с тегло от 4,5 тона и общ капацитет от 624 кВтч (3 х 207 кВтч). Те са оформени съобразно геометрията на гредите на рамата, произвеждат се в завода на Daimler в Манхайм и включват LFP клетки на CATL. В структурата на задния мост са интегрирани два електрически мотора с обща пикова максимална мощност от 600 кВт и постоянна мощност от 400 кВт. Ключови компоненти на въпросния „електрическия заден мост“ както от Mercedes го наричат, включващ въпросните електрически мотори, компонентите на окачването и елементи от трансмисията се произвеждат в завода в Гагенау (най-старият и едновременно с това един от най-модерните заводи в света), превърнал с експертен център за електрическо задвижване. След това те се изпращат в Касел, където става цялостната интеграция на задния електрически задвижван мост. Той от своя страна поема път към завода за окончателно сглобяване във Вьорт, в близост до който се намира и новия футуристичен център за презентации на Daimler.  

По-малко въртящ момент повече обороти

От Mercedes не предоставят точни данни за въртящия момент на двата двигателя и предавателните числа на трансмисията, така че може само да предполагаме за какво става дума. Единствените данни, които успях да открия, след продължително търсене, са за първоначалните версии на соло камиона eActros 300/400 с два двигателя с номинална мощност от по 126 кВт (обща мощност от 252 кВт), които имат въртящ момент от 2 х 485 Нм, или 970 Нм,. Те от своя страна се увеличават до по 11 000 Нм на колело (общо 22 000 Нм) на първа предавка. Това означава общо предавателно число заедно с главното предаване от 22,68:1. Мощността съответства на тази на шестцилиндровия OM 470 (10,7 л, 265 кВт) с работен обем от 10,7 литра и въртящ момент от 1800 Нм. Което от своя страна означава че максималният системен въртящият момент на двата електромотора е около половината спрямо този на съответния двигател с вътрешно горене. Ако следваме подобни пропорции можем да приемем съвсем хипотетично, че при използване на максималната мощност от 600 кВт на eActros 600 общият (кратковременен) въртящ момент трябва да е около 2300 Нм, а при поддържаната за продължителен период от време максимална мощност от 400 кВт общият въртящ момент е около 1550 Нм. Тази мощност съответства като параметри на тази на дизеловият OM 473 с 15,6 литра работен обем (мощност 425 кВт) с турбо компаунд пълнене, чийто максимален въртящ момент е 2800 Нм при 1100 об./мин, а горната скала на оборотния диапазон не надвишава 1600 об./мин. Тоест почти два пъти по-голям от този на комбинацията от два електрически мотора. Във всички случаи, с помощта на адаптираната трансмисия колелата трябва да получат същата сила, която камионите със съответните дизелови двигатели и да създадат същото усещане при движение.    

Голям дизелов двигател срещу два електрически

Какво излиза в края на краищата: тук става дума за съвсем различна идея от тази при леките автомобили със значително по-големия въртящ момент на електрическите спрямо тези с ДВГ. Поради спецификите на двигателите, задвижващи тежкотоварни автомобили, с техния голям работен обем, висок въртящ момент и ниски оборотни режими цялостната философия се променя. Максималният системен въртящ момент на двата електромотора на товарния автомобил в този случай е значително по-малък от този на съответния като мощност дизелов двигател, а за да се постигне съответната максимална мощност, оборотният диапазон трябва да е значително по-широк (около два пъти – все пак мощността е производна на въртящия момент и оборотите). Това е една от причините за необходимостта от наличие на предавателна кутия с четири степени при eActros, която да осигури адаптацията необходима при по-ниския въртящ момент и по-високите оборотни режими. Все се пак се запазва предимството на наличието на висок въртящ момент при потегляне, защото електротомоторите предоставят максималния си въртящ момент още от нулеви обороти, докато на гореспоменатите дизелови мотори са им необходими 1000 об./мин за да достигнат максималната си стойност, която задържат в тесен диапазон. Именно последният е причина за големия брой предавки. Платото на въртящия момент на електрическия е доста по-дълго в конкретните случаи – оттам и нуждата от само четири предавки.

Не е ясно дали използването на два електрически мотора е продиктувано от възможността в името на ефективността да се изключва единият при малко натоварване, заради по-лесното конфигуриране със задния мост, или по чисто производствени причини. Факт е, че в момента техническият университетът в Касел, тясно си сътрудничи с развойните инженери от подразделението за електрически мотори на Daimler Trucks и модулната адаптация на електрически мотори от леките автомобили към товарните. Очевидно подобен е и случаят с електрическите мотори на eActros. А в Гагенау наскоро бе открит технически център предназначен за специални разработки на електрически машини за товарни автомобили.  

На пръв поглед от гледна точка на трансмисия товарният автомобил трябва да е по-облагодетелстван от леките електрически, заради значително по-малкия скоростен диапазон. Дори в режим Power максималната скорост на eActros не надвишава 90 км/ч. Както виждаме, обаче, именно при товарните автомобили е необходима трансмисия заради необходимостта от късо предавателно число при потегляне – дори ефективните електрически мотори на eActros не могат да се справят с широкия диапазон от изисквания като това да задвижват 40 тона и да ги движат с 90 км/ч само с една фиксирана предавка, както е при автомобилите. Цел на големия брой предавки при дизелови товарните автомобили е стремежът двигателят да се придържа в максимална степен към ефективни режими на шофиране, с близко степенуване на предавките и малък пад на обороти. В случая на електрическия eActros целта е същата – просто в случая четири са достатъчни.   

Много повече планиране при пътуване

Електрическият транспорт на дълги разстояния все още е на етап, изискващ много изчисления от страна на управителите на корпоративни паркове. Със всичките си сложности мрежата за зареждане на леки електрически автомобил е много по-лесно начинание от изграждането на паркове за бързо зареждане на товарни композиции – те изискват не само големи свободни площи, но и много мощно мрежово захранване. Засега eActros позволява зареждане с мощност от 400 кВт, но според Mercedes на по-късен етап автомобилът ще бъде способен да зарежда на „мегаватстанции“. Това означава 1000 кВт или 1 000 000 вата. Лесно е да се пресметне, че дори при 800-волтовата система на захранване на eActros ще са необходими кабелни системи позволяващи протичане на ток с големина от 1250 ампера. Това наистина е внушително число. Междувпрочем при движение и използване на максималната мощност от 600 кВт силовата електроника трябва да се справя с токове от 750 ампера (както и при леките автомобили тя е със значително по-малък потенциал от възможността за зареждане на батерията директно с постоянен ток). Затова максималната мощност може да бъде използвана за сравнително кратко време, което все пак е значително по-дълго от “overboost” системите на електрическите автомобили (Porsche Taycan Turbo GT например може да активира своите 760 кВт/1034 к.с. за около 10 секунди). Принос за това има голямата батерия, която за по-дълъг период от време може да осигури голяма изходна мощност. Не и необходимо и повече, защото при типичното за „тировете“ движение с постоянна скорост те са изключително ефективни – дизеловите модели на Mercedes например поставят рекорди от 25 л/100 км (всъщност рекордът на Гинес е 19,0 литра със специално пригоден Actros 3), което е изключително като съотношение на разход на единица маса и няма нищо с този при автомобилите. При тестовите шофирания, правени при сравнително благоприятни условия на движение eActros разходът е около 111 кВтч. Това означава че при пълен заряд до 44-тонната композиция (22 тона полезен товар; моделът ще се предлага както като седлови влекач с полуремарке, така и като хенгер с голямо ремарке) може да измине до 560 км с едно зареждане. Принос за това има и системата рекуперация (с удобен лост на волана), която обезсмисля използването на различни сложни ретардери – дори и пълна батерия токът може да се отведе в големи съпротивление и да се разсее под формата на топлина.

В реалния живот това число много варира и зависи от климатичните условия, поведението на шофьора и т.н. Което отново ни връща към сложността на предварителните изчисления свързани с логистиката – важно за компанията инвестираща в такъв автомобил е с какви зарядни системи разполага в крайните си точки на движение, каква е цената на използвания ток и какви са възможностите за зареждане по пътя. Помощник за това са системите за контрол на Mercedes като приложението eTruckReady, анализиращ как може да бъде покрит планираният маршрут на базата на вида на маршрута и външните условия. Системата за предугаждащ круиз контрол Predictive Powertrain Control (PPC) е с доста по-сложни функции от тези на автомобил за да адаптира шофирането към условията на движение и топографията на терена, а в случая на eActros е съобразена с електрическото задвижване и възможността за рекуперация с помощта на навигационната система. Системата включва и различните режими на движение. “Range”, например ограничава мощността до 70 процента и 82 км/ч. Изцяло новата електронна платформа позволя по-бързо действие наq така или иначе, сериозната гама от системи за асистенция на водача, от особена важност в които е новият Active Brake Assist с неговата 270-градусова fusion технология с автоматично спиране при необходимост от скорости до 60 км/ч.

Комфортът на пътя          

Както и при електрическия автомобил пребиваването в кабината създава изцяло ново усещане. Човек може да усети тишината и плавното и чисто потегляне. Автомобилът поема масата си без проблеми, а когато ускори се движи, го прави с повече равномерност и хармоничност. Няма го характерното притракване на дизеловия двигател и още по-характерното превключване на кратки интервали на трансмисията. Моторите се намират на задния мост и предават тягата си директно към колелата, но и да бяха отпред това нямаше да намали усещането за тишина. Интересно какъв ще бъде разходът на енергия в зимни условия с всичките и присъщи предизвикателства. Все пак докато спи водачът трябва да затопля кабината, а за това е нужно електричество, и ако автомобилът не е привързан към мрежата сутринта може и да няма електричество за пътуване. Както и технологичната възможност за електрификация с мотор на ремаркето, която би помогнала при трудни зимни ситуации. Факти които отново ни връщат към цялата палитра от въпроси. Да, товарният електрически транспорт на дълги разстояния е наистина голямо предизвикателство. А развитието на мрежата към него изисква целенасочен държавен подход и частна инициатива. Но това е друга тема. 

Текст: Георги Колев

  

• Tweet
• Pin it
• Share