プロジェクト 104S: JBD 高電圧 BMS による商用車シャーシ (ラダー フレーム) の電動化

プロジェクト 104S は、この現実の完璧な例でした。私たちの任務は、主力製品である従来型動力の小型商用物流トラックから内燃パワートレインを取り外し、頑丈な高電圧電気ドライブトレインに置き換えることでした。

私たちは、目的のために建てられた「スケートボード」格子を使って作業していませんでした。私たちが扱っていたのは、ディーゼル機械とドライブシャフト用に数十年前に設計された伝統的な剣卒業フレームでした。

ヘビーデューティ改造を専門とするリード システムズの首謀者として、21 世紀のリチウム技術を 20 世紀の人工フレームに融合するには、単なる配線プレート以上のものが必要であると言えます。繊細な電子操作とバランスのとれた力強いエンジニアリングが必要です。このケーススタディでは、ぐらつき、たわむトラックの格子に 104S リチウム バッテリー システムを設置する際の具体的な工学的ハードルと、 JBD自動車グレードの高電圧 BMS がどのようにしてそれを実現可能にする中枢神経システムとなったのかを探ります。

商用改造電圧を定義する 104S スイート スポット

ネックレスレンチがボルトに触れる前に、アーマチュアを定義する必要がありました。軽～中負荷の市場性のある交換機 (クラス 3 ～ 5 オリジナル) の場合、電圧の選択は重要です。

低すぎると (96V または 144V など)、必要なネックレスを実現するために大電流が必要になり、重くて制御不能なボビーで動作します。

ケーブル配線と重大な I²R 熱損失。あまりにも高くすると（例えば、800V アーマチュア）、素子コストが指数関数的に上昇し、貴重な炭化ケイ素（SiC）インバーターと特殊な充電構造が必要になり、ほとんど正当化されません。

LiFePO4(LFP)多色セルを使用した104S構成を選択しました。

公称電圧：332.8V(1セル当たり3.2V時)。

最大充電電圧：~380V

この最大 330V の公称範囲は、市場性のある EV 改造の「スイート スポット」です。素晴らしい高電圧隔離係数を必要とせずに、重要なトラクションモーターを駆動するのに十分な起電力を提供します。これにより、貨物が満載の勾配でスタートする場合など、貨物のピーク時に消費電流を管理可能な制限内に保ちながら、標準の堅牢な人工等級のコネクタとケーブルを使用することができます。

画像提案: トラックのフレーム レールに取り付けられたバッテリー ボックスを示す画像。剣の目盛りフレームのドライブシャフトの隠れ家の両側にボルトで固定された堅牢なエッセンスバッテリーエンクロージャを示す、分割された「デファイルタンク」構成。

フィジカルチャレンジの卒業フレーム vs. 理想の「スケートボード」

超最新の EV スケートボードの格子は硬くて平らで、バッテリーの完璧なベッドです。売れる卒業枠はその逆です。曲がるように設計されています。でこぼこした道路のシェルの上をねじれます。激しく振動します。

デザイン 104S では、モノリシック 104 セル パックを中央に配置するだけでは済みませんでした。ドライブシャフト、隠れ家、クロスメンバーが邪魔でした。私たちは、しばしば「デファイルタンク」構成と呼ばれる分散レイアウトを借用する必要がありました。 104S システムを 2 つの 52S サブパックに分割し、トラックの両側のフレーム レールの外側に取り付けて重心を維持します。

これにより、工学的に重大な問題が発生しました

振動と衝撃 バッテリーボックスはばね下重量であり、路面からの衝撃に直接さらされます。内部要因、特に BMS とコンタクタは、はんだ接合部の亀裂やリレーの溶着内での高い G 力を反発する必要があります。

HV 配線 これで、2 つのパック間の格子を横切って高電圧ケーブルが配線されました。これらのラインを打撲傷や道路の破片から守ることが安全上の最大の懸念事項でした。

HVIL の複雑さ 高電圧インターロック ループ (HVIL) は、コネクタが不適切に取り付けられた場合にシステムの停止を保証する安全回路で、フレーム全体に沿ってはるかに長く複雑なパスを実行する必要があります。

JBD の自動車グレード HV BMS を実装する神経系

建築卒業フレームの厳しい地形を考慮すると、標準的な人工 BMS は 1 か月以内に故障します。絶え間ない振動により標準的な PCB 要素が粉砕され、道路の汚れにより非密閉エンクロージャが損なわれる可能性があります。

デザイン 104S では、JBD 自動車グレードの高電圧 BMSを配置しました。これはセル電圧をカバーするだけではありません。それは生存に関するものでした。

エンジニアリングの課題 # 1: 産業環境を生き抜く

BMS ユニットは、トラックの荷台の下で基礎にさらされたメイン コンタクター ボックスの近くに取り付ける必要がありました。 JBDの頑丈なタックルアーマチュアを採用しました。

IP67 の四角形 BMS は骨鋳造アルミニウムの四角形の中に収容されており、ほこりや高圧水の飛沫に対して完全に密閉されています。格子下の基礎に関してはこれは交渉の余地がありません。

自動車用コネクタ すべてのセンシングおよび通信ハーネスにロック付き密閉型自動車グレード コネクタ (Amphenol や TE 接続コンポーネントなど) を採用し、動作中の振れを防ぎます。

振動減衰 内部 PCB は湿気を防ぐためにコンフォーマルカーペットが敷かれ、振動減衰スタンドオフが取り付けられており、敏感な寸法の電子機器をフレーム高調波から絶縁します。

画像の提案 堅牢なエッセンスの四角形内の JBD BMS の画像。骨の上近くには、密閉された自動車グレードのコネクタと冷却フィンを示す鋳造アルミニウムのカバーがあります。

エンジニアリングの課題 # 2: 分散型ビーストの再発明

分割された 104S パックを管理するには、電流の検出とコンタクタの配置を慎重に検討する必要があります。私たちは一元化されたマスター BMS アプローチを決定しました。

セルは物理的、電気的に分解されましたが、直列のままでした。 JBD BMS は、両方の異なる物理パックの温度をカバーするように構成されました。重要なのは、HVIL 回路が両方のデファイル タンクのサービス切断を通じて直列に動作するように設計されていることです。ただし、保守のためにオートマチックがいずれかのバッテリーボックスを開けると、HV システム全体が動作不能になり、安全に着氷します。 JBD BMS は、メイン コンタクタが閉じる前に、この拡張 HVIL サークルの整合性を継続的に監視します。

エンジニアリング チャレンジ # 3 プロトコル ハンドシェイク (VCU 統合)

ビルドは「フランケンシュタイン」の地形です。あるサプライヤーからのモーターとレギュレーター、元の車両からのスロットル ペダル、そして新しいアフターマーケット車両コントロール ユニット (VCU) を使用してショーを実行しようとしています。

BMS は、バッテリーの状態に関する唯一の信頼できる情報源でなければなりません。ただし、BMS と VCU が通信できない場合、トラックは動きません。

JBD BMS の完全に構成可能な CAN マシン インターフェイス (CAN 2.0 B) を採用しました。課題は、アフターマーケット VCU に必要な特定の CAN ID をマッピングすることでした。重要なパラメータである充電状態(SOC)、放電電流制限(DCL)、および充電電流制限(CCL)を、VCUが予期した正確な頻度(たとえば、10ms間隔)でブロードキャストするようにBMSを構成する必要がありました。

ケーススタディ: ライムライトの起動時の高い突入電流

オリジナルのトラックテスト中に、重大な問題が発生しました。ドライバーが分解された 2 トンの貨物を運んでいるときに停止状態からアクセルを踏み込んだとき、VCU は失禁しながら最大加速を要求しました。バッテリーからの電流束が大量に発生したため、BMS の「短絡保護」が点火し、コンタクターが失禁して開き、トラックが失禁して死亡しました。

モーターレギュレーターの内部コンデンサーがバッテリーを消耗しすぎており、BMS への完全なショートのように見えました。

JBD ソリューション: 保護を無効にするだけでは済みません。それは危険だろう。むしろ、JBD HV BMSの高度な構成ソフトウェアを採用して、保護センスを調整しました。

プリチャージの最適化 プリチャージのダウンタイム ウィンドウを延長し、メイン コンタクタが閉じる前にモータ レギュレータのコンデンサをパック電圧に完全に一致させました。

現在時間と風速のマッピング。過電流保護検出器を即時値から時間制限のある風に順応させました。ノンストップの 150A スタンディングに設定する前に、300A シャフトを 2 秒以上 (ローリング怠惰を動かすのに十分な) 許可するように BMS を設定しました。

この調整により、104S セルの安全限界を損なうことなく、必要な「離脱ネックレス」が可能になりました。

結論: レトロフィットの将来は険しい

design 104S は、伝統的な ICE 格子を電気格子に変換することは、市場性のあるラインにとって実現可能で費用対効果の高い戦略であることを実証しましたが、それは簡単に実行できるものではありません。卒業フレームの厳しい物理的地形には、標準的なエネルギー貯蔵結果よりもはるかに厳しい要素が必要です。

104S システムの電圧スイート スポットと、JBD 自動車グレード BMS の堅牢で構成可能なインテリジェンスを使用することにより、排出ゼロのパワートレインを採用しながら、元の走行距離を維持する作業用トラックの納入に成功しました。

それでも、市場性のある EV の製造や技術的に頑丈な格子を交渉している場合、当社の高電圧の結果が現実世界の需要にどのように対応できるかをバンディに当社のエンジニアリング小隊に伝えてください。