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Apr 15, 2023

Die SuperTruck II-Technologie könnte in Serie gehen

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LAS VEGAS – Für die 20 Millionen US-Dollar, die das Unternehmen für das Freightliner Cascadia SuperTruck II-Programm ausgegeben hat, erwartet Daimler Truck North America, dass einige der fortschrittlichen Technologien ihren Weg in die Produktion finden.

Das geschah nach SuperTruck I, einer 80-Millionen-Dollar-Aufteilung zwischen DTNA und dem Energieministerium, die zwischen 2010 und 2015 lief. Das DOE verdoppelte die 20 Millionen Dollar der DTNA für SuperTruck II.

Die Investition aus dem ersten SuperTruck-Programm hat sich ausgezahlt. Die Freightliner Cascadias der aktuellen Generation verfügen über eine Windschutzscheibe, die erstmals beim SuperTruck I eingeführt wurde. Kraftstoffsparende aerodynamische Merkmale aus dem Projekt wurden als Optionen beim neuen Cascadia gezeigt, der als Modell 2020 erstmals vorgestellt wurde.

„Wir wollen uns auf die Dinge konzentrieren, die die besten Produktionschancen haben“, sagte Derek Rotz, DTNA Advanced Engineering Director, der am SuperTruck I gearbeitet und das SuperTruck II-Programm geleitet hat. „Mit SuperTruck II haben wir auf diesen Erkenntnissen aufgebaut. Wir mussten nicht bei null anfangen und jede noch so kleine Ecke des Fahrzeugs untersuchen.“

Während die Ergebnisse von SuperTruck II auf der Lieferkettenkonferenz Manifest vorgestellt wurden, arbeitet DTNA bereits an einem SuperTruck III-Programm zur Entwicklung eines wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen-Elektrotraktors für den Fernverkehr mit maximaler Ladekapazität.

Die Veröffentlichung der SuperTruck III-Ergebnisse ist für 2027 geplant, etwa zu dem Zeitpunkt, an dem Daimler Truck und die Volvo Group mit der Einführung serienmäßiger Brennstoffzellen-Lkw aus ihrem zellzentrierten Joint Venture rechnen.

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Beim SuperTruck II versuchten Designer und Ingenieure, bei der Wahl, was drin und was weggelassen werden sollte, nahe an der Architektur des heutigen Cascadia zu bleiben. Vier Bereiche erhielten Aufmerksamkeit: verbesserte Aerodynamik des Traktors, Verbesserungen des Antriebsstrangs, Energiemanagement und Reifen mit geringem Rollwiderstand.

Jeder von ihnen setzt Maßstäbe für Frachteffizienz und einen reduzierten CO2-Fußabdruck, die Gesamtziele des SuperTruck-Programms.

„Alle diese Technologien zusammen haben dazu geführt, dass wir unsere Frachteffizienz mit einem Traktor, der nicht grundlegend anders aussieht, aber eine bessere Leistung erbringt, mehr als verdoppelt haben“, sagte Derek Villeneuve, Manager für fortschrittliche Fahrzeugsysteme.

Der Luftwiderstand – ein Maß dafür, wie er durch Luftströmungen gleitet – war um 12 % besser als beim SuperTruck I. Die Ingenieure haben die Zahl nicht im Vergleich zum aktuellen Serien-Lkw berechnet, da es sich nicht um einen direkten Vergleich handeln würde, sagte Rotz .

Die neu gestaltete Motorhaube, der Stoßfänger und die Fahrgestellverkleidung ergänzen die bestehende Kabinenstruktur und sorgen für einen ungestörten Luftstrom um den Lkw herum. Der Kühlergrill, die Lufteinlässe und die Türen wurden neu gestaltet, um so nahtlos und sauber wie möglich zu sein.

Bei Autobahngeschwindigkeit senken sich Zugmaschine und Anhänger automatisch um einige Zentimeter ab. Wenn das Gerät langsamer wird, fährt der Traktor wieder hoch.

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Von DTNA entwickelte Seitenverlängerungen und ein Dachspoiler werden bei Autobahngeschwindigkeit automatisch aktiviert, um den Abstand zwischen Zugmaschine und Anhänger auf bis zu 10 cm zu schließen. Sie ähneln Aftermarket-Extendern von Truck Labs, aber Villeneue sagte, DTNA habe an einer eigenen Version gearbeitet.

Die sperrigen Seitenspiegel wurden durch das Stoneridge-Spiegelkamerasystem ersetzt. Bundesvorschriften verbieten heute die werkseitige Installation des Systems, aber sie kommen immer näher. DTNA verkabelt die Cascadia-Modelle bereits vorab, um deren Einführung im Ersatzteilmarkt zu erleichtern, was die Aufsichtsbehörden zulassen.

Laut DTNA verfügt der SuperTruck II über den effizientesten Antriebsstrang, den Freightliner in einen Lkw integriert hat. SuperTruck II verbraucht 5,7 % weniger Kraftstoff als SuperTruck I. Ein Prototyp eines 13-Liter-Motors aus Detroit verfügt über einen zweistufigen Turbo und eine Zwischenkühlung gepaart mit einem 13-Gang-Overdrive-Getriebe.

SuperTruck II verfügt über ein geteiltes Kühlsystem, das aus Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Kühlkreisläufen besteht, die mit einer zweistufigen Turboaufladung und Abgasrückführungskühlung am Motor zusammenarbeiten. Navistar führte ein ähnliches System für den integrierten S13-Antriebsstrang ein, der im International LT angeboten wird und später in diesem Jahr mit der Produktion beginnt.

Ein wesentlicher Vorteil ist die geringere Motordrehzahl.

„Typische Autobahngeschwindigkeiten liegen bei etwa 1.100 U/min. Wir haben festgestellt, dass der SuperTruck II bei etwa 950 liegt“, sagte Villeneuve. „Da die Drehzahl niedriger ist, ist es im Fahrerhaus leiser.“

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Leistungsstarke 48-Volt-Bordnetze sind heute für die meisten Serien-Lkw zu teuer. Sie tauchen in autonomen Lastwagen auf, wo Rechensysteme enorme Mengen an Strom benötigen. Ein mit Lithium-Ionen-Batterien betriebenes 48-Volt-System bietet in einem Forschungsfahrzeug wie dem SuperTruck II erhebliche Vorteile.

Nehmen wir als Beispiel die Servolenkung.

„Ein typisches Servolenkungssystem ist eigentlich für niedrige Geschwindigkeiten beim Parken des Lkw ausgelegt“, sagte Villeneuve. „Sie brauchen eine große Pumpe, die Ihnen viel Schub gibt, um das Fahrzeug zu lenken.“

Allerdings sind Servolenkungssysteme in der Regel überdimensioniert und für Autobahnfahrten, bei denen nur wenig Lenkkraft erforderlich ist, ineffizient.

„Mit diesem System sind wir in der Lage, es so zu steuern, dass wir die Pumpendrehzahl bei hoher Drehzahl auf unglaublich leichtes Lenken bei niedriger Geschwindigkeit umstellen können, und auf der Autobahn braucht man dann nicht viel Boost. Wir treiben die gesamte Leistung zurück.“ [in die Batterie], sodass Sie keine zusätzliche Energie verbrauchen.

Die 48-Volt-Batterie versorgt die Lenkung jederzeit mit Strom, auch wenn der Lkw mit ausgeschaltetem Motor fährt. (Ja, Sie haben das richtig gelesen.)

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Die EcoSail-Funktion von DTNA kann den Motor abschalten, wenn keine Antriebsleistung benötigt wird, beispielsweise bei einer langen Bergabfahrt. Der Fahrer muss nichts tun. Das 48-Volt-System hält Funktionen wie die Klimaanlage in Betrieb. Sobald Leistung benötigt wird, startet der Motor automatisch neu.

Aber es gibt noch mehr.

Der 48-Volt-Anlasser bringt den Motor mit mehr Leistung und Geschwindigkeit an. Es betreibt Hotelfunktionen in einer Schlafkabine wie Mikrowellenöffnungen und Unterhaltungssysteme, ohne dass der Motor läuft, und liefert gleichzeitig 12-Volt-Strom für die Kabinenbeleuchtung und das Kombiinstrument.

Wie schon beim SuperTruck I arbeitete DTNA mit Michelin zusammen, um Reifen für adaptive Tandemachsen zu entwickeln, die den Energieverbrauch und die Ausfallzeiten aufgrund der geringeren Abnutzung der Reifen reduzieren.

Durch die Verringerung der Reibung auf der Straße wird weniger Kraftstoff benötigt, um die Geschwindigkeit des Lkw aufrechtzuerhalten. Die Ingenieure reduzierten den Rollwiderstand des Traktors im Vergleich zum SuperTruck I um 12 %. Michelin entwickelte Reifen speziell für die Lenk-, Antriebs- und Nachlaufachsen des SuperTruck II.

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Die dynamische Lastverlagerung, die einen Teil der Last automatisch von der Antriebsachse auf die Nachlaufachse verlagert, steigert die Effizienz und Kraftstoffeinsparung weiter und nutzt den geringen Rollwiderstand der Hinterreifen. Neue Laufflächen und Mischungen führten zu einem um 20 % geringeren Verschleiß der Antriebsreifen und einem deutlich verbesserten Rollwiderstand.

Jeff Cotner, Leiter der Designentwicklung und Chefdesigner, und sein Team versuchten, dem Lkw durch die Zusammenarbeit mit den Ingenieuren Kunst zu verleihen.

„Wir wurden von der Art und Weise inspiriert, wie der Wind durch Oberflächen wie Schnee und Sand blasen kann, um die perfekte Form zu erzeugen“, sagte Cotner. „Der Wind wird Ihnen die Form sagen, die er haben möchte, und wir dachten, das sei eine hervorragende Möglichkeit, den SuperTruck zu verwirklichen. Man kann die Effizienz tatsächlich an den Formen erkennen, die man betrachtet.“

Und was ist mit dem bunten Tuch?

„Der Truck darunter ist silbern und wir brauchten etwas, um ihn hervorzuheben“, sagte Cotner.

Mission erfüllt.

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