Maailman tehokkain kuorma-auto: Sisu Polar Hybrid 1140 hv / 5000 Nm

Sisu Polar-malliston tulevien vuosien kehitystarpeet tulevat pitkälle täytetyiksi markkinoiden vaatimin tuotekehitystoimin. Sisulla työn painopiste on nyt siirtynyt teknologiakehitykseen, joka tehokkaalla ja nopealla innovaatiotoiminnalla tuottaa jatkuvasti asiakkaiden liiketoimintaa parhaiten tukevia, uusiin teknologioihin pohjautuvia ajoneuvopohjaisia tuoteratkaisuja.

Kotimaiseen yhteistyöverkostoon nojaava tutkimus- ja kehitystoiminta painottuu monipuolisten voimalinjaratkaisujen tuottamiseen tulevia ajoneuvokehitystarpeita varten. 

Viime vuosina liikenteen ja kuljetustoiminnan aiheuttama ympäristökuormitus ja sitä koskeva suojelulainsäädäntö päästörajoituksineen on edennyt isoin askelin, mutta erityisesti raskaimpien ajoneuvojen osalta on vielä paljon tehtävää. Henkilöautojen hybridi- ja täyssähköiset voimalinjaratkaisut ovat yleistyneet nopeasti ja vallitseva vahva poliittinen yhteisymmärrys edellyttää myös raskaiden ajoneuvojen seuraavan tätä kehitystä nopeutuvaan tahtiin. 

Sisun asiakaskunta, erityisesti investointihankkeiden osalta (kaivokset, metsäteollisuus) odottaa valmistajalta uusia innovaatioita ajoneuvojen päästöjen vähentämiseksi sekä tuottavuuden kehittämiseksi. Pitkät perinteet teknologisena edelläkävijänä velvoittavat Sisua toimimaan suunnannäyttäjänä tulevaisuuden ajoneuvoille.

- Tähän kotimainen teknologiaosaaminen antaa hyvät mahdollisuudet, sanoo Sisun toimitusjohtaja Timo Korhonen 

Sisu Polar diesel-sähkö-hybridi

Sius esittelee pisimmälle ehtineiden kehitystöiden tuloksia uuden diesel-sähköisen hybridivoimalinjan muodossa. Tekninen ratkaisu pohjautuu Sisu Polareista tuttuihin Mercedes-Benz OM471- ja OM473-dieselmoottoreihin rinnan kytkettyihin sähköisiin voimalinjakomponentteihin. - Tähän teknologiaan perustuen onlemme ensivaiheessa kehittäneet tuoteratkaisuja Sisu Polar-pohjaisiin ajoneuvoihin, tulevaisuuden sovellusten pääpainon ollessa kuitenkin raskaammissa ajoneuvoratkaisuissa, kuten kaivosajoneuvoissa, Korhonen sanoo.

Yhteistyökumppaneina Sisun hybridiprojektin toteutuksessa on omien alojensa teknologisia edelläkävijöitä, suomalaisia PK-sektorin huippuosaajayrityksiä. Kypsän teknologian tuotantokomponenteista koostuvan Sisun hybridijärjestelmän tuotantovalmius tullaan saavuttamaan hyvin nopeasti käynnissä olevan ohjausjärjestelmäkehityksen ja testausten jälkeen. Testauksista merkittävän osan tuottaa Oulun Yliopiston konetekniikan opiskelijaryhmä teollisuuskumppaneiden ohjauksessa.

Sähköisen voimalinjan komponenttien toimittajana on lappeenrantalainen Visedo Oy. Voimalinjan ydin on PowerDRUM-kestomagneettimoottori, joka on kytketty samalle akselille dieselmoottorin kanssa. Toiminnan perusperiaatteena on auttaa dieselmoottoria silloin, kun kuorma on korkea, ja ladata energiavarasto silloin, kun dieselin kuorma on kevyt. Käytännössä siis autetaan dieselmoottoria ylämäessä ja ladataan energiavarasto jälleen alamäessä. Dieselmoottorilta on edelleen mekaaninen yhteys vetäviin pyöriin, joten kyseessä on niin kutsuttu rinnakkaishybridijärjestelmä. Kuorma-auton tehontarve ei ole tyypillisesti vakio, vaan suurta tehoa tai vääntömomenttia tarvitaan vain hetkittäin. Rinnakkaishybridijärjestelmä sopii erinomaisesti juuri kuorma-autokäyttöön, sillä siten saadaan kuorma-auton hetkittäinen maksimiteho ja vääntömomentti suureksi pitäen samalla komponenttien koko ja kustannus maltillisena.

Sisun hybridikuorma-autossa energiavarastona on Visedon PowerCAP-superkondensaattori, joka kykenee varastoimaan akkuja huomattavasti pienemmän energiamäärän, mutta kondensaattorin lataus ja purkuteho ovat akkuun verrattuna hyvin suuret. Energiavarasto on mitoitettu kuorma-autoista mitattujen kuormitussyklien perusteella siten, että järjestelmä kykenee avustamaan dieselmoottoria vaadittavalla tavalla parantaen auton suorituskykyä sekä tasoittaen dieselmoottorin kuormitusta. Näin voimalinjajärjestelmän hyötysuhde paranee merkittävästi pienentäen polttoaineen kulutusta ja päästöjä.

Voimalinjassa sähkömoottoriyksikön perään on liitetty Fuller -vaihteisto. - se kestää 800 kW tehot, sanoo Korhonen

Energiavaraston ja sähkömoottorin yhdistävät Visedon PowerMASTER-invertteri ja PowerBOOST-hakkuri. Hakkurilla energiavaraston jännite nostetaan sähkömoottoria varten korkeammalle, jolloin moottorin virta ja virtalämpöhäviöt ovat pienemmät. Invertteri ohjaa sähkömoottoria mahdollistaen tarkasti hallitun vääntömomentin tuoton. Invertteriyksikköön on lisäksi ohjelmoitu sovellus, joka luo hybridijärjestelmään älyn. Sovellus päättää yhdessä auton muiden järjestelmien kanssa avustuksen tai latauksen suuruuden ja on näin suurelta osin vastuussa siitä, miten hybridijärjestelmä käyttäytyy. Käyttötehtäväkohtaisten sovellusten ohjelmoiminen toteutetaan CODESYS-ohjelmointiympäristössä kunkin sovelluskohteen vaatimusten mukaiseksi. 

SISU Auton hybridivoimalinjan ohjausjärjestelmän toimittaa seinäjokilainen, CAN -väylällä hajautettujen koneenohjausjärjestelmien kokonaisvaltaiseen hallintaan erikoistunut Exertus Oy. Visedon kanssa useissa projekteissa yhteistyössä toimineen Exertuksen tehtävänä Sisun hybridihankkeessa on voimansiirron komponenttien älykäs yhdistäminen sekä koko järjestelmän tilaa seuraavan käyttöliittymän toteutus ja kehitys Sisun asiakaspalautteen ohjaamana.

Sähkömoottorin sijainti dieselmoottorin ja vaihdelaatikon välissä tekee asennuksesta yksinkertaisen ja nopean eikä auton olemassa oleviin alusta- tai pyöräntuentaratkaisuihin tarvitse tehdä muutoksia. Tämä ratkaisu mahdollistaa myös auton ajamisen sähköavustuksen kanssa tai ilman, koska voimalinja on mekaanisesti yhtenäinen aina dieselmoottorilta vetäville pyörille. 

Automatiikka hoitaa

Sisu Polar hybridijärjestelmän ohjaus on yksinkertaista: käynnistetään auto, kytketään vaihde ja auto on ajovalmis. Ohjausjärjestelmä hoitaa kommunikoinnin sekä säädöt diesel- ja sähkömoottorin välillä ja auton ajaja voi keskittyä auton ajamiseen järjestelmän hoitaessa lisävoiman syöttämisen, energiavaraston latauksen sekä luonnollisesti informoi ajajaa järjestelmän toimintatilasta. Tarvittaessa automatiikka voidaan kuljettajan toimesta ohittaa käsiohjauksella.

Sisu Polar –hybridin pääasiallinen tavoite on ajoneuvon polttoaineenkulutuksen ja päästöjen pienentäminen, mutta samalla ajoneuvon käytettävyys ääriolosuhteissa paranee ratkaisevasti pienen ajonopeuden vääntömomentin kasvaessa järjestelmän ansiosta merkittävästi. Myös voimalinjan tuottama vääntömomentti ja teho kasvavat nykyisistä lukemista selvästi, sillä näin saavutetaan tarvittaessa yli 5000Nm:n vääntömomentti ja noin 850kW (1140hv) maksimiteho. Järjestelmiä tuodaan markkinoille useissa eri teholuokissa. Ensimmäisten asiakasautojen kerrotaan olevan valmiina vielä tämän vuoden kuluessa!

Sähkömoottoriteknologia tulee siis nyt myös raskaiden ajoneuvojen voimalinjoihin ja Sisu on tämän projektin myötä ottanut suuren teknologisen harppauksen tälläkin saralla toimittaakseen asiakkailleen markkinoiden parhaita kotimaisia tuotteita.