파워 밸런스. 전투 차량용 하이브리드 드라이브
Oshkosh L-ATV는 미국 육군 JLTV 프로그램을 위해 제안되었으며, 하이브리드 디젤 - 전기 파워 트레인
하이브리드 및 전기 구동 기술은 원칙적으로 군사용 플랫폼이 아닌 상업용 차량의 세계와 관련이 있습니다. 그러나 상황이 바뀔 수 있습니다.
장갑차 시장은 기술적 진보의 혜택을 누리지 만 혁신의 효과에 대해서는 여전히 경계하고 있습니다. 진행 과정은 단계별 개발 프로세스로, 이는 고객에게 명확한 운영상의 이점을 보여주는 것입니다. 왜냐하면 전투 차량의 궁극적 인 성공은 완료된 작업과 저장된 삶으로 측정되기 때문입니다.
디젤 엔진, 자동 변속기, 구동축 및 차동 장치의 기계적 신뢰성은 오래 전부터 검증 된 바 있으며 하이브리드 및 전기 구동 기술에 대해서도 마찬가지입니다. 그러나 평가 프로그램, 데모 머신, 연구 개발에 투자하고자하는 회사, 민간 부문에서 하이브리드 디젤 / 전기 드라이브를 성공적으로 개발 한 결과에도 불구하고 군사 분야에서 전기 구동 기술을 사용하는 것은 매우 조건 적입니다.
직접 접근
아마, 위험을 감수하고 인간 참여와의 전투 작전에서 직접 운전 기술에 의지 할 수는 있겠지만 그런 발걸음을 내리기는 다소 어려웠다. 소비자는 V 자형 선체, 원격 제어 무기 모듈의 화재 진압 및 개선 된 정보 관리 시스템으로 향상된 탄도 보호 기능을 원합니다. 그들은 또한 강풍을 극복하고 강을 강요하는 데 충분한 순간과 힘을 제공하면서 적절한 속도로 모든 시스템을 운반하기 위해 동력 드라이브의 입증 된 특성을 필요로합니다.
전기 드라이브를 기반으로하는 것은 메커니즘이 근본적으로 다른 아키텍처로 대체됨을 의미합니다. 모든 전기 구동의 경우 배터리를 사용하여 바퀴를 직접 회전시키는 전기 모터를 구동해야합니다. 이러한 모든 전기 회로는 2013 년에 개발되어 현재 영국군과 함께 근무중인 Northrop Grumman 회사의 Cutlass 탄약 정리 장치와 같은 무인 시스템에 성공적으로 자리 잡았습니다. 허브에있는 전기 모터로 인한이 6 륜 기계는 11 km / h까지 속도를 낼 수 있습니다.
L-3 Combat Propulsion Systems의 기술 이사 인 Michael Soymar는 이러한 유형의 전동 장치는 바퀴 안에 브레이크가 장착되어 있다고 설명했습니다. 결과는 그가 "진정한 직접 운전"이라고 불렀던 회로였습니다.
장점에 관해 그는 다음과 같이 언급했다. "속도와 토크를 최적화하기 위해 추가 다운 시프트가 구동 휠에 포함됩니다. 각 휠은 자동차를 독립적으로 구동 할 수있어 상당한 중복성과 안전성을 제공합니다. "
Soimar에 따르면 다른 직접 액추에이터에는 액슬 모터가 달려 있지만 허브의 엔진과 같은 장점은 없습니다.
Phalanx 대공 설치로 흄 매립에 디젤 - 전기 자동차 HEMTT A3
그늘에서
교량이 없으면 주택 공간이 확보되어 기계의 배치를 크게 바꿀 수 있습니다. 다이렉트 드라이브 디자인의 이러한 장점은 2004에서 해병대 (Marine Corps)와 심도 깊은 정찰 및 표적 지정 기계 (Shadow)에 특수 작업 부대의 명령으로 평가되었습니다.
섀도우 머신은 허브 엔진을 공급하는 독일 제조업체 인 Magnet-Motor (현재 L-3 Communications 사업부)의 참여로 General Dynamics에서 제조했습니다. 기계는 전체 높이를 변경하기 위해 에어 서스펜션을 사용합니다. 바퀴가 43 cm의 몸체로 후퇴하고지면 간극이 10 cm로 줄어 듭니다. 즉, HMMWV와 동일한 내부 용적을 가진 음영 기가 공수 수송을 위해 V-22 Osprey에 자유롭게 들어갈 수 있습니다.
전기 견인의 단점은 작업 시간이 배터리의 용량과 재충전을위한 외부 전원의 가용성에 달려 있다는 것입니다. 예를 들어 Cutlass의 최대 지속 시간은 겨우 3 시간입니다.
이러한 제한을 극복하면 내연 기관을 사용하여 배터리를 차례로 충전하는 발전기를 구동하는 하이브리드 전기 드라이브 (HPP)가 개발되었습니다. 이를 통해 우리는 직접 운전으로 기계를 실제로 사용할 수있는 분야를 확장 할 수있었습니다. 예를 들어 Iveco와 같은 회사는이 기술에 상당한 자금을 투자했습니다. 대부분 상업 포트폴리오에서 사용하기에 충분했습니다.
상업적 진보
Iveco 회사는 하이브리드 시스템 인 ECODaily와 Eurocargo를 제공합니다. ECODaily와 Eurocargo는 전기 구동 장치의 존재로 구별되며 결과적으로 장비가 없습니다. 내연 기관은 배터리를 공급하는 발전기를 구동하기 위해 작동하며, 구동 휠은 전자 시스템을 통해 제어됩니다.
즉, 적절한 시간에 배터리를 즉시 가속 시키면 더 많은 양의 에너지를 공급할 수 있습니다. 또한,이 방식은 전기 모터를 제어함으로써 제동이 수행되기 때문에 회생 제동을 허용합니다. 기계를 멈추기위한 뒤집을 수있는 회전으로 인해 발전기가되어 배터리 충전을위한 추가 전원과 하위 시스템에 사용하기위한 더 많은 양의 전기를 생성합니다.
군용 차량을 하이브리드 드라이브로 옮기려하지 않는 Iveco와 함께 이스라엘 기업 IAI도 비슷한 사업 전략을 공유합니다. 2 월 2015는 경량 장갑차 RAM Mk3 4x4의 판매 증가와 Lufthansa와 공동 개발 한 새로운 하이브리드 전기 트랙터 TaxiBot hp 800의 시운전을 발표했습니다.
450 유닛 이상 판매 된 RAM 기계의 성공과 독일 항공 운송 업체의 대형 택시 보트 트랙터의 시운전에도 불구하고 IAI는 전동 드라이브의 광범위한 사용 가능성을 보지 못했습니다. 회사는 "IAI는 RAM Mk3에 하이브리드 기술 사용을 고려하지 않았습니다"라고 확인했습니다.
Soimar는 군사 기계 제조업체들 사이에서 전기 구동 기술에 대한 관심이 커지고 있다고 설명했지만, 여기에있는 원동력은 물론 모터 빌딩입니다.
"하이브리드 전기 드라이브 기술은 전 세계적으로 성숙 해졌습니다. 자동차 산업은 연료 효율성과 배기 가스 저감을 모색하고 있으며, 이는 기술 개발을 자극합니다. "
그는 예를 들어, 재생 제동은 민간 상업 부문에서 도요타 프리우스 및 전 전기 테슬라 로드스터와 같은 차량에서 널리 보급되고 있지만 군용 차량 분야에서는 견고한 오프로드 트럭 인 HEMTT A3 (헤비 확장 모빌리티 전술 트럭)은 Oshkosh에서 제조 한 것으로서, (회생 제동)은 디젤 - 전기 하이브리드 시스템 ProPulse의 핵심 부품입니다.
하이브리드 드라이브 자체가 표시됩니다.
사회가 너무 빨리이 기술을 평가할 준비가되지 않았다는 사실에도 불구하고 민간 부문이이 분야에서 기술적 우위를 확보함에 따라 향후 전기 드라이브의 채택이보다 명확해질 것입니다. "상업용 하이브리드 전기 드라이브의 소프트웨어 및 전자 제어 분야에서 지난 몇 년 동안 이루어진 중요한 진전은 사회에서 인정할 것이며 군용 차량에도 적용될 수 있습니다."라고 Soymar는 말했습니다.
획기적인 기술 개발은 제어 시스템에만 국한되지 않습니다. 납 축전지가 더 높은 전압의 더 가벼운 리튬 이온 시스템으로 대체되고있는 배터리 분야의 기술도 향상되고 있습니다.
Saft는 산업용 및 민용 전자 용 리튬 이온 배터리를 제조 할뿐만 아니라 국방 시장에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 2011에서이 회사는 미 육군의 유망 추적 차량 인 GCV (Ground Combat Vehicle)를위한 하이브리드 드라이브를 개발하는 기술 시연 계약의 일환으로 자사의 리튬 이온 ESS 배터리를 BAE Systems에 납품했습니다.
노스 롭 그루먼 (Northrop Grumman)과 협력하여 BAE는이 프로젝트를 인수하고 전력 드라이브, 발전기, 컨트롤러 및 소프트웨어를 포함한 임베디드 시스템을 평가하기위한 실행 테스트 세트를 구축했습니다. 설정의 주행 거리는 3200 km입니다.
2012 hp를 생산할 수있는 하이브리드 전기 드라이브의 향상된 성능과 관련하여 1500에서 BAE가 제공 한 세부 정보. 이 경우의 연비는 1100 %가되는 동안 전력 20 kW를 생성한다.
이 테스트는 하이브리드 드라이브가 전술 차량에 충분히 강력하지 않다는 가정을 입증하지 못했습니다. 차는 0에서 32-7 초의 8 km / h까지 가속화되었으며, 회사는 실험 운전이 70 톤의 기계를 사용하는 경우에는 전혀 좋지 않다고 말했습니다.
하이브리드 드라이브가 장착 된 자동차 용 초경량 차량에는 다양한 신기술이 구현되었습니다.
전원 문제?
격차가 바퀴가 아니라 선로를 몰 때 더 많은 문제를 가질 것이라는 것은 오해이다. BAE 시스템스의 수륙 양용 프로그램 디렉터 인 Deepak Bazaz는 "궤도 차량에 하이브리드 전기 드라이브를 사용할 때 특별한 문제는 없습니다. 추적되는 차량의 구동 휠이 한 곳에 있기 때문에 실제로는이 시스템을 구현하기가 더 쉽습니다. 이것은 바퀴 시스템의 축이 아닙니다. "
GCV 프로그램의 목표는 미국 육군의 브래들리 BMP 함대를 하이브리드 구동 차량으로 대체하는 것이었지만, 기술 발전만을 위해 할당 된 29 비용과 595 수백만 달러로 전체 프로젝트가 너무 비싸다고 결정했습니다. 2014에서 그는 개발 예산을 400 백만 달러 절감하여 GCV 프로그램의 상태를 기술 데모 담당자에게 낮 춥니 다.
프로토 타입의 개발은 제조업체에서 Army Research Armored Center로 이전되었습니다. 프로토 타입 하이브리드 자동차는 2019-2020 년에 생산 될 것으로 예상됩니다.
이 결정에도 불구하고 Bazaz는 회사가 GEO에 대한 신념을 유지하면서 "우리는 시스템의 신뢰성을 입증하기 위해 제한된 테스트를 계속하고있다"고 말했다.
GCV의 운명은 운전 중에 채택 된 것과 관련된 전기 장치의 문제점을 드러냈다. 고객은 제품을 검색하지만 주문 의무는 없습니다. 제조업체는 고객 지원 및 확정 주문없이 기술 개발에 대한 위험을 감수하지 않을 것입니다. 양측은 산업이 시장을 완전히 개발하고 대중이 기술을 받아들이기를 기대합니다.
기다려 봐
영국의 접근 방식이 전형적입니다. 빡빡한 예산과 소형화에도 불구하고, 국방부는 연료비로 돈을 들이고 2012에 소위 통일 연료 시스템 계약을 맺었다는 1에 연간 XNUMX 10 억 파운드의 비용이 듭니다.
전기 자동차의 채택은 잠재적 비용 절감에도 불구하고 현재 고려되지 않고 있습니다. 대신, 기다림과 접근 방식이 채택되었습니다.
국방 과학 기술 연구소에서는 다음과 같이 설명했다. "실험실에서는 GEO 기술에 대한 이전 연구와 군사적 조건에 대한 적합성을 결합한 GEO에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 기술에 대한 이해의 수준을 높이기 위해 GEO에 대한 이전 연구가 연구에 사용되었습니다. 국방부, 방위 산업 및 상업용 자동차 산업의 과거 및 현재 연구가 포함됩니다. "
이 과정의 실질적인 결과는 전동 드라이브가 장갑차 스카우트 SV에서 영국 군대의 새로운 프로그램을위한 옵션으로 고려되지 않았다는 것입니다.
그러나 영국 만이 전기 구동을 피할 수있는 것은 아닙니다. 호주, 프랑스, 폴란드 등 모든 국가에서 대규모 조달을 진행 중이며 전술 장갑차를 대체 할 예정이지만 새로운 기계 (고려 중이거나 개발중인) 중 어느 것도이 기술을 보유하지는 못할 것입니다.
주요 장애물
그러한 프로그램의 규모와 비용은 주요 장애물입니다. 프랑스 군의 2000 Scorpion 기계의 첫 번째 배치의 비용 만 2018 년으로 계획되며 930 백만 달러 이상으로 추산됩니다. 이러한 가격과 구매량 (스콜피온은 프랑스 VAB 장갑차의 전체 함대를 대신 할 것임)을 고려할 때 새로운 드라이브 기술을 널리 채택하는 데는 시간이 걸리지 않습니다. 특히 현실과 실무가이를 지원할 완전히 새로운 공급망을 만들 때 더욱 그러합니다.
하이브리드 및 전기 드라이브는 아직 성숙 단계에 이르지 못하지만 차후에 드라이브 유형을 변경하면 그 자체를 정당화 할 수 있습니다. 예를 들어 Foxhound 보호 군대 순찰차를 타십시오. 2010 년에 입동 한이 장갑차는 하이카르도에 의해 개발되었으며, 하이카르도는 전기 통신 및 하이브리드 화 분야에서도 사용됩니다. Foxhound는 현재 Steyr turbodiesel 엔진을 보유하고 있지만 V 자형 선체는 미래의 GEP 설치 가능성을 고려하여 Ricardo가 설계했습니다.
리카르도 (Ricardo)는 2009에서 새 차 (오슬로라고 불렀다) 개발에 관한 연구에서, 더 많은 전기를 생산할 필요가 있기 때문에 미래의 하이브리드 자동차에 관심이있을 것이라고 주장하면서 파워 트레인 문제를 제기했다. 보다 복잡한 장비의 에너지 공급 개선.
이러한 관점에서, Soimar는 GEO의 몇 가지 가능한 용도에 동의하고 설명합니다. "그들이 생성하는 상당한 양의 에너지는 특수 전투 및 전술적 특성을 허용합니다. 예를 들면 다음과 같습니다 : 침묵 관찰 [엔진은 꺼져 있지만 센서는 배터리로 작동됩니다] 및 기동; 위험 지역에서 신속하게 탈출 할 수 있도록 향상된 가속도; 능동적 인 보호 시스템, 방향 에너지 및 즉석 폭발 장치와 같은 많은 새로운 센서와 서브 시스템을 공급할 수있는 능력을 갖추고 있습니다. "
Zero Motorcycles 전기 오토바이는 미국 특수 부대에 의해 테스트되었습니다.
미래 투자
점차적으로 차량 업그레이드가 전력 측면에서 고려되고 있습니다. Soimar의 견해에 동의하면서 Bazaz는 BAE Systems가 GCV를 투자 대상으로 간주한다고 설명했습니다.
"우리는 우리의 테스트 시설을 사용하여 간극의 잠재적 인 가능성을 연구했으며,이 힘으로 레이저 지시 에너지 시스템을 시연 할 수있게되었습니다."
3 월 2015에서 Lockheed Martin은 30km 거리에서 1,6 kW 전력으로 자동차의 지상 기반 광섬유 레이저를 태운 Advanced Test High Energy Asset 고급 첨단 고 에너지 설치를 현장 테스트하여 더욱 큰 열의를 보였습니다.
이러한 새로운 서브 시스템의 개발은 미래에 하이브리드 드라이브의 도입에 자극을 줄 것입니다. 왜냐하면 그들이 생산하는 추가 전력이 절대적으로 필요하기 때문입니다.
에너지 절약 이니셔티브는 미군에게도 최우선 과제이며, 화석 연료를 절약해야합니다. 그러나 오쉬 코쉬 디펜스 (Oshkosh Defense)의 말처럼이 의존성을 줄이면 최종 권력의 균형에 영향을 미친다.
"국방부는 세계 최대의 연료 소비국 중 하나이다"라고 성명은 밝혔다. "2010에서 육군과 해병대는 이라크와 아프가니스탄의 연료 비용이 배달 경로와 연료 보충 방법에 따라 9에서 40 달러까지 다양하다고 추정했습니다."
"국방부의 에너지 전략에 강조되어 있듯이, 군부는 전투기의 위험을 줄이고 우선 순위가 높은 작업을 수행하고 비용을 줄이기 위해 가용 자원을 활용하기 위해 에너지 원을 더 잘 활용하려고한다"고 말했다.
여기에 GVC 프로그램의 폐쇄가 전기 드라이브 기술의 적용에 대한 국방부의 열정을 감소시키지 않는 이유가 있습니다. 경전 용 차량 JLTV (Joint Light Tactical Vehicle)의 현재 프로그램은 HMMWV 장갑차를 GEP 기술 차량으로 교체하는 것을 목표로합니다.
이전 경험
Oshkosh는 JLTV 프로그램의 참가자 중 한 명으로 회사가 설명했듯이 디젤 - 전기 시스템의 본격적인 경험이 L-ATV (Light Combat Tactical All-Terrain Vehicle) 프로토 타입에 사용될 예정입니다.
"선택 사양 인 하이브리드 디젤 전기 드라이브 Oshkosh ProPulse는 L-ATV에서 설계, 설치 및 테스트되었습니다.
Oshkosh는 JLTV 프로그램과 관련하여 경쟁 압력이 높아짐에 따라 L-ATV에 차이가 있는지 여부를 밝히지 않았지만 "탑재 된 시스템 및 외부 소비자에게 전력을 공급하는"전력 설치가 테스트 JLTV 차량에 설치되었음을 확인했습니다.
전체 차량에 의해 생성 된 외부 소비를위한 에너지는 지원하는 지상군과 동일한 정도로 이동할 수있는 전술 전력 그리드 (에너지 마이크로 네트워크)에 대한 전망을 증가시킵니다. 그들은 액체 연료 및 충전 배터리에 대한 의존도를 줄이며, 그 대부분은 현재 의존하고 있습니다.
미 육군의 전자 통신 센터는 이미이 아이디어를 탐구하기 위해 Tactical Power Generation 프로그램을 시작했으며, 6 월 원정대의 에너지 개념에 대한 기술 시연 중에는 하이브리드 차량 및 배터리에 대한 미래 요구 사항을 충족 할 수 있도록 기성품이 제시되었습니다. .
관련 기술
불행히도, 전기 드라이브 기술의 구현 속도는 여전히 전술 기계의 개발 속도와 관련이 있지만, 강력한 관계가 있습니다. 예를 들어, JLTV 프로덕션은 2018보다 먼저 시작하며 최대 2030의 생산주기를 갖습니다. 단기적으로 지상 기반의 무인 차량 및 초경량 차량은 전기 구동 및 에너지 수출 배치에 대한보다 강력한 경쟁자입니다.
예를 들어 화물 운송업체로봇 2014년 해병대가 테스트한 Northrop Grumman의 Carry-all Modular Equipment Landrover와 General Dynamics Land Systems(GDLS)의 다목적 무인 전술 수송기는 하차 분대를 호위하고 지원하도록 설계되었습니다.
두 로봇 기계의 디젤 - 전기 발전소는 자체 운전 모터에 충분한 에너지를 생성 할 수있을뿐 아니라 GDLS에서 1-2 kW를 "포워드 에너지"라고도 내보낼 수 있습니다.
한편, 초경량 2 인 및 3 인승 차량에 대한 관심이 커지고 있으며, 전술 차량 시장은 Millenworks 및 TomCar와 같은 하이브리드 / 전기 엔진 제조업체에게 개방됩니다. 두 회사는 속도와 기동성이 뛰어난 항공기로 운송되는 순찰차와 하이브리드 / 전기 드라이브의 필요성을 충족시키기 위해 생산 시설을 사용하여 조용한 교통량 및 열 및 배기 가스 가시성 감소의 이점을 제공합니다.
가볍고 빠른 자동차에 대한 열정은 또한 전기 및 하이브리드 오토바이에 국방부의 관심을 높이는 데 도움이되었습니다. 2014에서는 특수 작전 부대가 Zero Motorcycles에서 제조 한 MMX 전동 오토바이를 테스트했습니다.
회사의 제로 (Zero)는 테스트의 세부 사항에 대해서는 언급하지 않았지만 여전히 진행 중이며 군대 경찰에 의해 경찰과 보안군을위한 오토바이 라인에 관심이 표시되었다고한다. 이 회사는 또한 일부 외국 군대와 협력하고 있음을 확인했습니다.
DARPA이자
1 월, 2015, DARPA (Advanced Defense Research Agency)는 Logos Technologies에 SilentHawk 하이브리드 오프로드 오토바이의 군용 버전을 개발할 수있는 가능성을 연구하기위한 보조금을 제공했습니다.
Erik Bell의 SilentHawk 프로그램 매니저는 "자동차 나 ATV와 같은 시스템이 적의 영토에 대량으로 공기로 전달하기가 어렵 기 때문에 긴 작동 시간을 가진 조용한 오프로드 오토바이가 어떤 경우에는 해결책이 될 수 있으며, 적대 행위의 진화하는 개념에서 다른 차량과 동등한 발판에 들어서 라. "
"오프로드 오토바이는 흔적이없는 산림, 좁은 산길 및 바위가 많은 풍경과 같은 극한 지형에서 이동성을 제공하여 군대가이 모든 것을 극복하고 거의 모든 상황에서 적에 도달 할 수 있도록합니다."
Bell은 "SilentHawk 하이브리드 드라이브의 장점은 연료 관련 부품 (엔진, 연료 탱크 및 냉각 시스템)을 주요 전기 부품과 분리하는 것입니다."라고 말했습니다.
"배터리를 제외하고는 전체 하이브리드 시스템이 오토바이에서 분리되어 완벽한 기능을 갖춘 고성능 오토바이 만 남기고 액체 냉각 장치가 장착 된 전기 구동 장치가 장착됩니다." "오토바이 운전자가 전투 임무 중에 필요할 수있는 추가 장비를 위해 하이브리드 시스템의 무게를 교환 할 수있는 근거리에서 이러한 기능을 군사적으로 사용하는 데 감사드립니다."
에너지는 외부 소비자에게도 제공됩니다. Bell 씨는 "우리는 통신 사업자가 전력망에서 다양한 장치를 충전 할 수있는 오토바이를 만들 계획입니다. 우리는 추가적인 500 W 전원의 필요성을 충족시킬 수있는 몇 가지 전원 커넥터로 SilentHawk를 설계하고 있습니다. "
전기 드라이브와 외부 소비자를위한 전력은 안정된 에너지 원에 따라 고도의 모바일 군대 앞에서 광범위한 전망을 제시합니다. 기술은 이미 마련되어 있지만 누군가가 군사 작전의 개념에 그들을 포함시키고 실전에 적용하기 전까지는 지상군 전술의 혁명은 "기다림과 전망"단계에 머물러있게됩니다.
사용 된 재료 :
www.shephardmedia.com
www.oshkosh.com
www2.l-3com.com
www.generaldynamics.com
www.baesystems.com
www.zeromotorcycles.com
www.darpa.mil
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