Algemeen

E-trucks kunnen ook zonder stuurhydrauliek

1
ZF ReAX EPS
De ReAX EPS is een geheel elektrisch werkende besturing voor trucks en bussen (foto: ZF)

E-trucks zullen straks niet alleen elektrisch worden aangedreven. Ook de vertrouwde hydrauliek voor bijvoorbeeld het sturen zal verdwijnen. Dat blijkt uit een aantal ontwerpen die ZF toont aan de vooravond van de IAA 2018 die van 20 tot 27 september in Hannover plaatsvindt.

Het gebruik van elektrische componenten waar nu nog hydrauliek de standaard is, geeft de automotive industrie ongekende kansen om de architectuur van een truck drastisch te vereenvoudigen en biedt veel meer ontwerpvrijheid. Nu nog zitten water- en hydrauliekpompen doorgaans direct op de motor. Omdat die het makkelijkste aangedreven worden door de snaar of band die toch al voorlangs het motorblok over een aantal poelies loopt.

Maar een e-voertuig heeft straks helemaal geen aandrijfriem meer. En wat er aan secondaire aggregaten nodig is, kan net zo goed elektrisch aangedreven worden. In veel gevallen vergemakkelijken elektrisch aangedreven aggregaten de sprong naar semi en uiteindelijk geheel autonoom rijden. De elektronisch gegenereerde signalen hoeven immers niet eerst meer een elektrische pomp aan te sturen die een hydraulisch systeem aandrijft?

Electric Power Steering

Die gedachte krijgt steeds sneller vorm. Aan de vooravond van de IAA in Hannover toont ZF een aantal zeer innovatieve compleet elektrisch aangedreven stuurcomponenten. Van een elektrisch snaar aangedreven stuurmechanisme voor personenauto’s en lichte bedrijfswagens tot een zware servo stuurinrichting voor trucks en bussen.

Die laatste is nu nog een prototype maar verschijnt straks op de markt onder de naam ReAX EPS. De laatste drie letters staan voor Electric Powered Steering. Anders dan de bekende versnellingsbak met dezelfde lettercode van Mercedes-Benz uit begin jaren 90, is dit systeem wél razendsnel. Toch is ook ReAX niet nieuw. Bij veel personenauto’s heeft de hydraulische ondersteuning van de stuurinrichting al plaats gemaakt voor een servomotor. De nu getoonde variant voor trucks en bussen is daar in feite een opschaling van.

Maar toch heel anders. “We konden het systeem niet zomaar uitvergroten. Daarvoor bleken de omstandigheden te verschillend”, vertelt Mark Cartwright chief engineer bij ZF. “De krachten op het systeem zijn bij een truck drie keer groter. Dat wordt nog versterkt door de grotere wieluitslag van de meeste trucks en bussen. Hoe verder de sturende wielen uit de nullijn uitdraaien, des te langer de vlucht van die stuurarmen moeten maken. Dat vergt meer kracht. De benodigde steeds variërende kracht afstemmen op de wieluitslagen was nog een hele toer.”

Servomotor

Dat zit hem dan vooral in de software waarover ZF nog geen mededelingen doet. Want verder ziet het systeem er niet heel ingewikkeld uit. Een elektrische servomotor drijft ook bij de ReAX een klassiek kogelsysteem aan. Het systeem wordt gekoppeld aan de één van de twee stuurarmen van een klassieke truckbesturing die dus hetzelfde kan blijven. De kracht van de ReAX EPS is dat hij relatief licht in gewicht is, compact gebouwd en dankzij tot 70 Nm kracht ook kleine stuurcorrecties heel snel kan uitvoeren. Ook de wieluitslag is ruim voldoende voor trucks en bussen.

ZF toonde ook een elektrische tandheugelbesturing voor lichte bedrijfswagens en personenauto’s die via een aandrijfsnaar elektrisch wordt aangedreven (foto: Bert Roozendaal)

En dat is heel belangrijk als het gaat om semi-autonoom rijden waarbij de bestuurder door de auto geholpen wordt om tussen de lijnen te blijven. Om de imput die daarvoor nodig is direct te kunnen verwerken, heeft de ReAX al de nodige software ingebouwd die straks kan omgaan met signalen die van bijvoorbeeld radar, camera en ander voertuigdata gaan komen. Daarmee moet de bestuurder voor kortere tijd het stuur kunnen loslaten. Iets dat nu ook al gebeurt bij personenauto’s maar doorgaans via extra hardware aan het bestaande stuursysteem. Uiteindelijk is de nieuwe techniek de opmaat naar fase 5, geheel autonoom rijden. “Maar dat zal nog wel even duren. Technisch kan het, maar voorlopig focussen wij ons bij ZF op ondersteunende systemen,” aldus CartWright.

Steer-by-wire

Het ReAX heeft nu nog een gewone aansluiting op de klassieke stuurstang naar het stuurwiel. “Dat moet omdat de wet dat nog zo voorschrijft. Maar het geeft ons de gelegenheid dit systeem nu al aan te bieden om in gewone trucks en bussen in te bouwen. Dat geeft de truckfabrikanten meer ontwerpvrijheid en ons de mogelijkheid om aan het benodigde volume te komen”, aldus Cartwright. “Maar voor ons is de stuurstang niet meer nodig. Want het systeem is klaar om voor 100 procent steer-by-wire te werken. Dan gaan de stuurimpulsen niet meer mechanisch met een vaste ratio via een stang maar elektrisch via één of meerdere potmeter(s). Je zou dan ook bijvoorbeeld met een joystick kunnen sturen.”

Autonome voertuigen kunnen een enorme stuuruitslag hebben (foto: Bert Roozendaal)

Een volledig elektrische besturing maakt de weg vrij voor nog veel meer zaken. Dan kunnen er eenvoudig ook verschillende stuurkarakteristieken worden in geprogrammeerd. Zeg maar van Rolls-Royce tot Go-Kart. Overigens is dat niet nieuw. Begin jaren negentig toonde Mercedes-Benz de pers al dit soort programmatuur ingebouwd in een Actros. Die was ook al steer-by-wire en ja, die kon je al ook met een joystick sturen. Als je durfde…

Maar het ReAX systeem kan nu al wel actief werken. Dan corrigeert het autonoom de voorwielen op bijvoorbeeld ongewenste stuuruitslagen die veroorzaakt worden door oneffenheden in het wegdek of zijwind. Dat verhoogt net als het Volvo Dynamic Steering systeem de koersvastheid en de veiligheid. Alleen regelt Volvo dit door bovenop het bestaande hydraulische stuurhuis een extra servomotor te zetten. Overigens heeft ook ZF een dergelijk systeem waarbij een servomotor werkt als stuurassistent op een bestaand hydraulisch systeem.

Stuurpomp is vaak overbemeten

Bij elektrische besturing is het snelheidsafhankelijk reageren eenvoudiger te regelen dan met een hydraulisch systeem. Dat gebeurt nu ook al bij personenauto’s die elektrisch ondersteund sturen. Maar bij trucks wordt dit allemaal nog hydraulisch geregeld. Waardoor de stuurpomp dus eigenlijk overbemeten is. Want die moet het meeste werk doen bij lage snelheden of zelfs een stationair draaiende motor. Straks regelt alleen de software onder de vloer bij bijvoorbeeld parksteering hoeveel kracht het op het stuursysteem moet zetten. Het voordeel van het ReAX EPS is verder dat het alleen power vraagt als die nodig is. Dat voorkomt parasitaire verliezen van een altijd meedraaiende stuurpomp.

Het systeem is door ZF uitgelegd op 48 Volt. Bij een volledig elektrische truck is dat geen probleem. Daar kunnen, gevoed van uit de vaak 700 Volt accu’s, zelfs verschillende circuits eenvoudig via omvormers naast elkaar bestaan. Maar die 48 Volt staat inbouw in de huidige trucks nog in de weg.

1 reactie op “E-trucks kunnen ook zonder stuurhydrauliek

  1. Bastiaan Maalman schreef:

    Ben benieuwd hoeveel enegie dat bespaart, dat kan nog wel eens heel veel zijn als ik begrijp dat er een overbemeten stuurpomp altijd meedraait.
    Hoeveel stroom zal dit systeem nodig hebben bij 48v?

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven