トレーラーの電動化は、効率と安定性の向上に向けて一歩を踏み出します

トレーラーの完全電動化への道のりは長いですが、全体的な効率を向上させる特定のテクノロジーは私たちが思っているよりも近づいています。電動アクスルとハブモーターを備えたトレーラーは、エンジンの牽引力に貢献し、燃料消費量を削減できます。より先進的なシステムを使用することで、車両の安定性とブレーキ性能も向上させることができます。

ZF Group North Americaのシステムイノベーションリーダー、Wolfgang Hahn氏は、ビクトリア州で開催されたカナダ輸送機器協会（CTEA）年次総会の出席者に対し、車両の動きから利用できなかった運動エネルギーを回収することがすべてであると語った。

ハーン氏は、「ディーゼル燃料1リットルに含まれる総エネルギーのうち、実際にトラックの前進に寄与するのはごく一部だけだ」と述べ、エンジン内部の摩擦、ポンピングロス、電気負荷が大幅なエネルギーの消耗につながると指摘した。

「克服すべき最大の損失は、空気抵抗、タイヤの転がり抵抗、加速に対する抵抗、上り坂での運転抵抗など、運転抵抗です。言い換えれば、慣性を克服することです」と彼は言う。「損失という言葉は適切ではないかもしれません。エネルギーは決して失われることはありません。エネルギーは他の形に変換することはできますが、私たちが使用するには失われます。」

空気抵抗や転がり抵抗などのエネルギーシンクは軽減できますが、完全に取り除くことはできません。一方で、下り坂でのブレーキングや惰性走行中に熱や金属摩耗によって失われた運動エネルギーの何パーセントかを回収することで、損失の一部を補うことも可能です。

ハーン氏は、従来の圧縮ブレーキや摩擦ブレーキを使用するのではなく、トレーラーの車軸や車輪にある発電機を使用して車両を減速することで、エネルギーを回収する非常に大きな機会があると述べています。回収されたエネルギーはバッテリーに蓄えられ、加速時や電力需要のピーク時にエンジンの負荷を軽減するために使用できます。

「実際には、これによりエンジン出力の使用量が減り、より高い燃料効率で運転できるようになる可能性がある」とハーン氏は述べた。

エンジン圧縮ブレーキや排気ブレーキは、特にハーンが耐久ブレーキと呼ぶ長い坂道で下り坂の加速に抵抗するのには役立ちますが、回復努力にはまったく貢献しません。しかし、主な耐久ブレーキ戦略がモーター/発電機を備えたトレーラーの e アクスルであれば、その運動エネルギーの高い割合を簡単かつコスト効率よく回収できるとハーン氏は主張しました。エンジンブレーキはエンデュランスブレーキ中の速度制御の第 2 段階となり、サービスブレーキは最後に保存されます。

では、その「無料」エネルギーを使って何ができるのでしょうか?

「通常、これは従来のトラクターと、エネルギーを蓄えるための電動アクスルとバッテリーを備えたトレーラーを組み合わせた場合に見られます」と同氏は述べた。「このエネルギーは、冷凍機のコンプレッサーを駆動するエンジンの代わりによく使用されます。」

過去数年間、ConMet eMobility はそのようなシステムの開発に取り組んできました。 eHub と呼ばれる ConMet は、インホイール電気モーターと ConMet PreSet Plus ハブアセンブリを組み合わせて、運動エネルギーを捕らえて電気に変換します。電力は、トレーラーの下にある同社の説明によると「大容量で軽量なバッテリー」に蓄えられる。 ConMet 社は、輸送用冷凍システムと共有すると、回収されたエネルギーは冷凍機の圧縮機の駆動に以前使用されていたディーゼルエンジンを置き換えるのに十分であると主張しています。

現在、カリフォルニア州では、Carrier Transicold、Great Dane Trailers、食品サービス流通会社 Sysco Corp との提携により、稼働中のユニットがあります。

ハーン氏は、このような構成は過去20年間ヨーロッパで使用されてきたと述べ、北米での大規模な展開はしばらく先になることを認めた。

ヨーロッパと北米の技術経路は数年前に分岐し、欧州連合諸国は電子制御とトラクターとトレーラーの統合の強化を採用しました。同時に、北米のトラックメーカーは、自社のトラクター向けに強化されたセンシング機能とネットワーク機能を開発することを決定しました。

ここでは2019年以来、このレベルの車両間の統合を促進する新しいトラクターとトレーラーのインターフェースを開発するという大きな動きがありました。これは時間のかかるプロセスではありますが、可能かつ現実的にできるだけ早く J-560 7 ピンコネクタを超えて進歩する必要があることはほぼ全員が認めています。

どのくらいのエネルギーを回復できるのでしょうか？それはアプリケーションとデューティサイクルによって異なります。明らかに、持続的な減速イベントの数が多いアプリケーションほど、より大きな利益が得られます。 1999 年に EU は、さまざまなシナリオにおけるエネルギー消費と排出量の標準測定を提供することを目的とした試験計画を確立しました。

さまざまな道路勾配と発進/停止サイクルを備えた所定の 100 km コースの地域分布モデルを使用して、テストトラックは 42 リットルの燃料を消費し、計算上、可能な回生ブレーキエネルギーは 42.3 kWh でした。

e-アクスルを装備したトレーラーを使用したテストでは、トラクターと完全には統合されていませんでしたが、燃料消費量が 5 リットル減り (燃料節約率 16%)、回生ブレーキによって 33.4 kWh のエネルギーが生成されました。これは、計算された位置エネルギーの約 79% に相当します。。

「それはトレーラーのコントロールのみでした」とハーン氏は付け加えた。「これはプロトタイプであり、完全に最適化された車両ではありませんでした。トレーラーがエンジンと統合されていないため、2 つのユニットがより緊密に統合された場合に可能なエネルギー量の約 50 ～ 60% しか回復することができません。」

理想的には、トラクターとトレーラーが深く広範囲に接続され、トラクターのパワートレインコントローラーがトレーラーのエネルギー回生と駆動能力を管理できるようになります。まだそこまで進んでいませんが、ハーン氏はすでに、より深い車両統合の究極の派生である電子ブレーキ制御の利点を誇大宣伝しています。

同氏は、「トラックやトレーラーの電子ブレーキ制御は、車両の安定性とブレーキ性能において大きな進歩となるだろう」と述べた。

簡単に言えば、電子ブレーキシステムは、現在使用されている空気圧制御ラインではなく、CAN ネットワークを使用してブレーキの適用を制御します。電子作動制御の明らかな利点は、より正確なブレーキ力調整、すべての車両のブレーキのより高速な同時応答、およびブレーキ操作中の車両の安定性の向上です。

ブレーキを作動させるのに十分な圧力を制御ラインに構築するのに時間がかかるため、さらに、ブレーキアクチュエータの圧力が所望の適用圧力に達するまでに時間がかかるため、ハーン氏は、ブレーキが作動するまでに最大 2 秒かかる可能性があると述べました。ロングコンビネーション車両 (LCV) の最後部車軸で最大適用圧力に達します。

「電子制御を使用すると、トレーラーの電動アクスルもブレーキ機能に含めることができるため、全体の停止距離を短縮できる」と同氏は述べた。

ハーン氏は、電気ブレーキアクチュエータと現在の空気圧アクチュエータの問題については言及しませんでした。今日の空気ブレーキは、空気圧ではなくモジュレーターバルブの電子信号によって簡単かつ簡単に制御できます。アクチュエータ自体を空気圧式から電気機械式に変換するのは別の話です。

もちろん、ブレーキの専門家はその可能性を検討し、そのようなシステムをテストしています。バッテリー電気自動車がより一般的になる日を楽しみにしながら、空気ブレーキを電気ブレーキに置き換えれば、エアコンプレッサーや多くの配管が不要になります。

トラックは最終的にはこの方向に進むだろうし、先週ビクトリア州で開催されたCTEA年次総会でのハーン氏のプレゼンテーションは、トレーラー電動化の可能性の全容に触れたばかりだ。

ジム・パークは、1978 年からトラック輸送ジャーナリストとして第 2 のキャリアを開始する 1998 年まで、CDL のドライバー兼オーナーオペレーターを務めました。そのキャリアの移行中、彼はオンタリオ州ハミルトンのラジオ局で一晩のラジオ番組の司会を務め、その後、SiriusXM の Road Dog Trucking チャンネルでトラック輸送のニュースをアンカーするようになりました。 Jim は、Today's Trucking および Trucknews.com に定期的に寄稿しており、Focus On および On the Spot 試乗ビデオを制作しています。

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