Compatibilità del Limitatore di Velocità con Veicoli Elettrici e Ibridi

L’elettrificazione dei veicoli commerciali si sta accelerando. Furgoni elettrici, camion ibridi e autobus a batteria stanno passando dai programmi pilota al dispiegamento mainstream nelle flotte. Per gli operatori di flotte e i responsabili dei trasporti responsabili della conformità al limitatore di velocità, questo solleva una domanda urgente: le tecnologie di limitatore di velocità esistenti funzionano con i sistemi di propulsione elettrici e ibridi, e cosa cambia quando il motore a combustione interna non è più la forza motrice principale?

La risposta è che i limitatori di velocità non solo funzionano con i veicoli elettrici e ibridi — in diversi aspetti, l’integrazione è più elegante che con i veicoli ICE convenzionali. Ma richiede una comprensione di come vengono controllati i sistemi di propulsione elettrici e le specifiche considerazioni di sicurezza che introducono i sistemi ad alta tensione.

Come Vengono Controllati i Sistemi di Propulsione Elettrici

In un veicolo con motore a combustione interna convenzionale, il limitatore di velocità alla fine controlla l’erogazione del motore — limitando l’apertura del gas, limitando l’erogazione di carburante o limitando la coppia tramite l’ECU di gestione del motore. Il motore è la fonte della forza motrice, e limitare il motore limita la velocità del veicolo.

In un veicolo elettrico a batteria, non c’è motore. La forza motrice proviene da uno o più motori elettrici, alimentati da un inverter che converte la potenza CC dalla batteria nelle forme d’onda CA che azionano il motore. La velocità del veicolo è controllata dal controller del motore — il sistema elettronico che gestisce la coppia e la velocità del motore in risposta alla domanda del conducente.

Il pedale dell’acceleratore in un EV non controlla un gas; invia un segnale di domanda elettronico al controller del motore. Questo segnale di domanda — che può essere una semplice tensione analogica 0-5V, un segnale PWM o un messaggio CAN bus a seconda dell’architettura del veicolo — è ciò che il controller del motore traduce in coppia del motore.

Per un limitatore di velocità, questo è strutturalmente molto simile a un veicolo ICE drive-by-wire. La tecnologia di limitatore di velocità drive-by-wire utilizzata nel System 80 intercetta il segnale di domanda del pedale e lo modifica quando il veicolo si avvicina al suo limite di velocità programmato. Che il segnale di domanda vada a un ECU del motore o a un controller del motore, il principio di intervento è lo stesso.

Integrazione CAN Bus con le Piattaforme EV

I moderni veicoli commerciali elettrici utilizzano reti CAN bus che trasportano dati specifici per EV insieme a dati del veicolo più convenzionali. Lo standard J1939 di base utilizzato per i veicoli commerciali pesanti è stato esteso per accogliere i parametri EV, inclusi:

• Stato di carica della batteria (SoC)
• Richiesta di coppia e coppia effettiva del controller del motore
• Velocità e temperatura del motore
• Stato della frenata rigenerativa
• Stato del sistema ad alta tensione e codici di errore

Per un limitatore di velocità CAN bus, la fonte dei dati di velocità su un EV è funzionalmente equivalente a un veicolo ICE — la velocità del veicolo è disponibile come parametro CAN bus (tipicamente dal controller del motore o dai sensori di velocità delle ruote) con la stessa precisione e frequenza di aggiornamento. Il comando di controllo della velocità (TSC1 per i veicoli J1939) può essere utilizzato per richiedere un limite di coppia dal controller del motore nello stesso modo in cui richiederebbe un limite di coppia da un ECU del motore su un veicolo diesel, a condizione che il controller del motore sia configurato per accettarlo.

Non tutti i controller del motore EV accettano richieste esterne di controllo della velocità TSC1 — questo varia per produttore e modello di veicolo. Gli ingegneri di AutoKontrol verificano la capacità di controllo CAN bus per ogni nuova piattaforma EV aggiunta al database di compatibilità del System 80. Dove TSC1 non è supportato, viene utilizzato l’approccio alternativo — intercettare il segnale di domanda del pedale prima che raggiunga il controller del motore.

Per informazioni di base dettagliate sull’integrazione CAN bus, si consulti la nostra guida all’interfaccia CAN bus del limitatore di velocità.

Considerazioni sui Veicoli Ibridi

I veicoli commerciali ibridi — inclusi gli ibridi lievi, gli ibridi completi e i plug-in hybrid — presentano una complessità aggiuntiva perché combinano sistemi di propulsione ICE ed elettrici. Il limitatore di velocità deve gestire la velocità del veicolo indipendentemente da quale sistema di propulsione contribuisce alla forza motrice in un dato momento.

In un ibrido completo che funziona in modalità solo elettrica, il controllo della velocità deve essere applicato al controller del motore. In modalità ICE o modalità ibrida, il controllo potrebbe dover essere applicato all’ECU del motore, al controller del motore, o a entrambi simultaneamente. L’unità di controllo ibrida (HCU) del veicolo coordina la distribuzione dell’energia tra i due sistemi di propulsione ed è il punto appropriato di integrazione per un limitatore di velocità nelle architetture ibride complesse.

Alcuni veicoli commerciali ibridi — in particolare gli ibridi lievi — utilizzano il motore elettrico principalmente per l’assistenza della coppia a basse velocità e per le funzioni di avvio/arresto del motore. Alle velocità rilevanti per la limitazione della velocità (tipicamente oltre i 50 km/h), questi veicoli funzionano prevalentemente sull’ICE, rendendo l’integrazione semplice.

Per i plug-in hybrid con piena capacità di autonomia elettrica, l’integrazione CAN bus del controller del motore è critica. Il limitatore di velocità deve rimanere efficace indipendentemente dal fatto che il conducente selezioni la modalità EV, la modalità ibrida o la modalità di mantenimento della carica.

Frenata Rigenerativa e Interazione con il Limitatore di Velocità

La frenata rigenerativa è una caratteristica distintiva dei veicoli elettrici e ibridi. Quando il conducente alza il piede dall’acceleratore, il controller del motore inverte il ruolo del motore — agisce come un generatore, convertendo l’energia cinetica in energia elettrica e decelerando il veicolo.

Per un limitatore di velocità, questa interazione è generalmente benefica nelle sezioni in salita — la frenata rigenerativa si aggiunge all’effetto di decelerazione quando la domanda del gas viene ridotta. Nelle sezioni in discesa, tuttavia, si applica una distinzione importante: un limitatore di velocità controlla la velocità del veicolo limitando la potenza motrice, non applicando i freni. Questo vale ugualmente per i veicoli EV e ICE.

Se un veicolo viaggia in discesa e la gravità lo accelera oltre il limite di velocità, né un limitatore di velocità convenzionale né un limitatore di velocità EV possono prevenire questo solo con il controllo del gas/motore. Il controller del motore su un EV può applicare automaticamente la frenata rigenerativa per mantenere una velocità impostata — alcune piattaforme EV includono questo come caratteristica nativa — ma questa è una funzione del sistema di controllo dell’EV stesso, non del limitatore di velocità.

Dove il controller del motore di un EV supporta il mantenimento attivo della velocità (combinando la frenata rigenerativa con il controllo della velocità), il limitatore di velocità può comandare questa funzione tramite CAN bus. Questo rappresenta un vero vantaggio delle capacità dei limitatori di velocità EV rispetto alle loro controparti ICE, dove il limitatore di velocità non può applicare attivamente i freni a attrito.

Considerazioni sulla Sicurezza ad Alta Tensione

I veicoli elettrici e ibridi contengono sistemi ad alta tensione — tipicamente 400V o 800V CC nei moderni EV commerciali. Questi sistemi sono completamente separati dal sistema elettrico ausiliario a 12V o 24V a cui si collega il limitatore di velocità. Il contatto diretto con i componenti HV è potenzialmente fatale.

L’installazione del limitatore di velocità su veicoli elettrici e ibridi segue protocolli rigorosi:

• Verifica dell’isolamento HV prima di iniziare qualsiasi lavoro — confermare che il sistema HV sia de-energizzato e isolato prima di lavorare in aree vicine ai componenti HV
• Lavoro solo all’interno del sistema ausiliario a 12V/24V — il limitatore di velocità si collega esclusivamente alla rete ausiliaria a bassa tensione, non a componenti HV
• Consapevolezza del percorso dei cavi HV — i cavi HV con guaina arancione non devono essere disturbati, forati o instradati vicino. I cablaggi di installazione sono pianificati per evitare tutti i percorsi dei cavi HV
• Persone competenti — gli ingegneri SGH Connect che lavorano sulle installazioni EV possiedono o stanno acquisendo le qualifiche pertinenti per il lavoro su o vicino ai sistemi elettrici HV (ad es. IMI Level 3 Award in Electric/Hybrid Vehicle System Repair and Replacement)

Il Crescente Mercato dei Veicoli Commerciali EV

Il mercato commerciale EV sta crescendo rapidamente. Ford Pro E-Transit, Mercedes-Benz eSprinter, Renault Master E-Tech, Stellantis e-Ducato/e-Boxer/e-Relay e Volkswagen eBurago sono ora ampiamente utilizzati nelle flotte. Camion elettrici più pesanti di DAF, Volvo, Mercedes-Benz (eActros), MAN e Scania stanno entrando in servizio con flotte early adopter. Autobus elettrici di Alexander Dennis, Wrightbus e altri operano nelle città del Regno Unito.

Ognuna di queste piattaforme ha la propria architettura del controller del motore, l’implementazione CAN bus e le caratteristiche del segnale di domanda del pedale. Il team di ingegneria di AutoKontrol sta espandendo attivamente il database di compatibilità EV del System 80, collaborando direttamente con i produttori di veicoli per ottenere la documentazione dell’interfaccia necessaria per un’integrazione corretta e conforme.

TrackSpeed per le Flotte Elettriche

La soluzione TrackSpeed combinata di limitatore di velocità e tracciamento GPS integra la limitazione della velocità del System 80 con la telematica ScorpionTrack Fleet. Per gli operatori di flotte EV, TrackSpeed fornisce valore aggiuntivo:

• Velocità derivata da GPS come riferimento incrociato indipendente dalla propria segnalazione di velocità dell’EV
• Dati di posizione e velocità del veicolo in diretta sul portale ScorpionTrack Fleet
• Gestione remota del limite di velocità per flotte EV geograficamente disperse
• Monitoraggio del comportamento del conducente — particolarmente rilevante in quanto i sistemi di propulsione EV consentono un’accelerazione molto rapida

Per discutere la compatibilità del limitatore di velocità per la Sua flotta di veicoli commerciali elettrici o ibridi, richieda un preventivo dal team AutoKontrol.