JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
tisdag 23 juli 2019 VECKA 30
Elektronik står redan för 10–15 procent värdet i Scanias lastbilar och bussar, och den andelen ökar med en eller två procentenheter varje år. På FoU-chefen Hasse Johanssons önskelista står mer processorkraft för bättre styrning av bränslecykeln och komponenter i kiselkarbid som kan klara värme och höga strömmar. Och han avslöjar att redan nästa år kommer hybridbussar från Scania att rulla på Stockholms gator med superkondensatorer som återvinner bromsenergin till att
accelerera bussen de första tio sekunderna.

Fyra procent av omsättningen, närmare fyra miljarder kronor — så mycket pengar lägger Scania på forskning och utveckling. Och trots att företaget inte på något sätt är opåverkat av den rådande finansturbulensen så tror FoU-direktören Hasse Johansson att nivån blir densamma även framgent. Så ska det vara i ett långsiktigt syftande företag.

— Mer än hälften av pengarna går till teknologi som har med energieffektivitet att göra, som bränsleförbrukning, reglerbarhet och avgasrening. Det ger både miljöförbättringar och kundvärde, säger han.

Han har varit på Scania sedan 2001 och kom då från Delphi Electronics, ett företag som 1990 köpte bolaget Mecel han själv grundat redan 1982. Mecel är ett forskningsbolag inom fordonselektronik, där ligger horisonten 5—10 år framåt. På Scania är Hasse Johanssons tidshorisont ibland ännu längre, men oftast betydligt kortare. Och han värjer sig mot bilden av lastbilsindustrin som långsam att ta till sig ny teknik.

— Tvärtom — behövs den senaste tekniken så använder vi den. Och vi drar oss inte för att göra det svåra, vissa saker som exempelvis programvara för motorstyrning är strategiskt viktigt för oss och det vill vi utveckla själva. Men vi använder bara ny teknik om den tillför kundvärde. Och vi lägger ner otroliga resurser för att testa allt vi använder. Att en lastbil stannar längs vägen får helt enkelt inte hända, det är fullkomligt oacceptabelt, säger han.

Konkurrenter och leverantörer åker snålskjuts på Scanias tester

På Scania testas varenda komponent extremt noga innan den får ta plats i någon lastbil eller ­buss. Företaget har miljölabb för test av allt från elektriska transienter och ESD till värme, kyla, vibrationer och damm- och saltinträngning. Och som om inte det räcker testas allt i provbilar ute på vägarna minst en vinter och en sommar innan det går in i serieproduktionen.

Det händer faktiskt att elektronikdetaljer i Scanias lastbilar slutar fungera. Men det händer inte ofta. Och när det händer så är det sällan de dyraste komponenterna som felar.

— Den svagaste punkten är oftast rätt enkla delar som kontaktdonen, säger Niklas Karpe som basar över en av företagets elektroniktestgrupper.

Scania berömmer sig för att ha lastbilsvärldens bästa elsystem. Just elsystemet är vanligen lastbilens svagaste punkt, och det system som står för flest klagomål från kunderna. Men hos Scania ligger det först på tredje plats, vilket Niklas Karpe tar som intäkt för att testerna lönar sig.

— Vi har nog Sveriges största testlabb för miljötest av elektronik, säger han.

Drygt 30 personer jobbar med test av el- och elektronikhårdvara på Scania, varav en handfull är teknologie doktorer. De ingår i företagets 2500 personer starka FoU-avdelning, varav omkring 500 sysslar med el och elektronik i någon form.

I testlabbet finns utrustning som simulerar allt en lastbil kan råka ut för under sin omkring 15-åriga livstid. Temperaturcyklingsmaskiner som kan gå från 120 graders värme till noll på någon sekund genom att spola iskallt vatten på testobjektet, maskiner som både skakar och cyklar temperaturer från minus 40 till plus 100 grader, maskiner som blåser finkornigt damm i stormstyrka, maskiner som alstrar saltdimma i olika temperaturer och så vidare.

— Och så har vi röntgen, vi röntgar exempelvis allting som är inkapslat och alla kablage. Och hittar faktiskt en hel del fel, säger Niklas Karpe och pekar på väggen i röntgenrummet där de senast funna felen finns på bild.

Kraven på elektroniken är naturligtvis olika beroende på var den ska sitta. Men om något är specificerat för att sitta i exempelvis hytten så ska den kunna sitta var som helst där, även i det kallaste eller varmaste hörnet. De höga kraven gör att alla leverantörer nästan utan undantag får problem i första provvändan. Det tar ofta minst två år för en leverantör att få sitt första godkännande från Scania. Och även från godkända komponenter omtestas vid ankomsten både innan och efter de gått in i produktionen.

— Vi testar förmodligen mer än konkurrenterna, som nog hellre ser att leverantörerna gör det jobbet. Och vi har hört att många leverantörer säger att ”det här är testat och godkänt av Scania” och använder det som kvalitetsargument, säger han.

Han påpekar att tillförlitlighetskraven på lastbilar är oerhört mycket högre än för personbilar. Många lastbilar körs snudd på ­dygnet runt med chaufförer som går i skift, uppemot 35 000 mil om året, så under livstiden blir körsträckan ofta tio gånger högre än för personbilar. Och mer än 12—16 timmar service och underhåll om året är inte acceptabelt.

— Det är lätt att tro att lastbilar är som personbilar fast större, men det är en jädra tabbe att tänka så, säger Hasse Johansson.

500 konstruktörer för el och elektronik
Scanias lastbilar och bussar kan innehålla uppemot 30 mikroprocessorer, och det blir allt mer elektronik för varje ny generation. Av värdet är 10—15 procent elektronik, en andel som ökar någon procentenhet eller två varje år. Bland företagets runt 2 500 anställda inom FoU sysslar omkring 500 med el- och elektroniksystem, och deras uppgiften blir ständigt mer komplex.

Bränsleinsprutningen är ett bra exempel, det var tämligen enkelt så länge det bara var mängden insprutat bränsle och tidpunkten för insprutningen som skulle styras. Numera handlar det om flera insprutningspulser med olika längd och separation, reglerbart turbotryck, EGR-ventiler och så vidare. Allt detta måste styras för varje motorvarv, och hittills har det gjorts genom att processorn slår upp rätt värde i tabeller utifrån data från 20—30 sensorer. Numera har Scania flera hundra utvecklare som jobbar på att i stället utgå från matematiska modeller av motorn och ta fram algoritmer som styr beräkningarna i dessa återkopplade reglersystem.

— Då blir beräkningskapaciteten en flaskhals, så vi behöver betydligt kraftfullare processorer än de vi har tillgång till idag, säger han.

Den avancerade regleringen behövs för att få ner bränsleförbrukningen, vilket är nödvändigt både för att tillfredsställa kundkraven och för att uppfylla EU:s krav på avgasrening. EU inför fortlöpande nya utsläpps­pålagor för tunga fordon, så kallade Euroklasser, där Euro4 är den som gäller idag, Euro5 nästa år och Euro6 från 2012. Jämfört med den första regleringen från 1988 innebär Euro6 innebär att utsläppen av kväveoxider minskats med 90 procent och utsläppen av partiklar med 95 procent.

— Enligt fysikens lagar går det åt mer bränsle för att få renare avgaser, så varje ny Euroklass ökar i teorin förbrukningen med runt 10 procent. Men vi har trots det faktiskt lyckats halvera bränsleförbrukningen i våra fordon, från drygt 6 liter per mil 1950 till 3 liter per mil idag. Samtidigt har vi behållit Scaniakänslan, det som bottnar i att en hästkraft i en av våra motorer alltid ger ett par Nm mer vridmoment än i andra lastbilsmotorer, säger han med märkbar stolthet.

Ska halvera koldioxidutsläppen till 2020
Mellan 1970 och 2000 halverade Scania också koldioxidutsläppen från i sina fordon, räknat per ton-kilometer, och företaget räknar med att kunna att halvera den ytterligare en gång till år 2020.

— Men för våra kunder är miljöklasserna bara lagkrav de måste följa. Det viktigaste för dem är livscykelkostnaden. För ett åkeri är bränslenotan mer än dubbelt så stor som kostnaden för själva bilen under lastbilens livstid. Så det bästa som kan hända oss är att oljepriset ökar, då ger detta mer kundvärde och vi kan ta bättre betalt för bränslesnåla fordon. För varje steg oljepriset tar blir det en ny frihetsgrad för oss, och då kan vi använda fler av alla våra fina idéer, säger han.

Bränsle kan också sparas av annan elektronik än den som styr motorn. Ett exempel är den radar som numera är standard i lastbilar, som föraren kan använda för att låsa hur många sekunder bilen ska lägga sig efter framförvarande lastbil — den kan ge upp­emot 10 procents besparing. Däcktrycksmätare är ett annat exempel, det räcker med tio procent för lågt lufttryck i däcken för att bränsleförbrukningen ska öka några procent. Även system för smart vägval, så kallad ”fleet management” hör till sådan elektronik som kan spara bränsle.

Superkondensatorer i bussar
Alla fordonstillverkare med självaktning jobbar ju numera med hybriddrift, och Scania är inget undantag. I vår ska SL börja prova ett par av Scanias hybridbussar med superkondensatorer som tar tillvara på bromsenergin. Konceptet är en seriehybrid, där en elmotor driver hjulen och tar energin antingen från en förbränningsmotor eller från superkondensatorerna. Förbränningsmotorn kan i sin tur köras på etanol — som i SL:s fall — eller på diesel eller biogas.

— De experiment vi gjort indikerar att vi med hybridtekniken kan sänka bränsleförbrukningen i en stadsbuss med minst 25 procent. Med alternativa drivmedel minskar vi dessutom CO2-utsläppen med uppemot 90 procent. Det är ganska bra, särskilt om dieseln börjar kosta 2—3 euro per liter, då blir det snabb återbetalning, säger han.

Energin i superkondensatorn räcker till att accelerera bussen de första tio sekunderna, till omkring 50 km/h. Enkelt är det dock inte. Bromsenergin, motsvarande 600 hästkrafter, ska på fem sekunder tryckas in kondensatorn med spänningar kring 700 V och strömstyrkor på tusentals A.

— Det är en stor teknisk utmaning. Det finns inga batterier som klarar så höga strömstyrkor. På 80-talet försökte vi lagra energin i en stor gasfjäder, och Volvo försökte med svänghjul och hydrauldrift, men det gav så stora förluster att det inte var lönt. Nackdelen med superkondensatorer är att de inte klarar att lagra mer energi än vad som går åt på tio sekunder.

Eldrivna lastbilar är en utopi
Hybridbussarna tror han kan komma i serieproduktion inom 1—2 år. Men för många andra typer av tunga fordon är han skeptisk till värdet av hybridmotorer i tunga fordon. I stadsbussar och möjligen sopbilar, som också bromsar mycket och ofta, kommer tekniken förvisso till sin rätt. Men hybriderna får inte kosta mer än de sparar. Och eldrivna lastbilar är en utopi under överskådlig tid, menar han.

— Vet du hur mycket litium­jonbatterier som krävs för att lagra lika mycket energi som en tank fylld med diesel? Nittio ton! Det tar nog 20—30 år innan den tekniken mognat tillräckligt.

Ett annat problem för hybridbilarna är effekttransistorerna, men här tror han att en lösning är i sikte i form av kiselkarbid. Det är ett område han följer noga, inte minst då han även är styrelseordförande i kiselkarbid­tillverkaren Norstel.

— Den dagen det kommer fram bra kiselkarbidtransistorer kommer vi att använda dem direkt. De har lågt framspänningsfall, låga effektförluster och tål högre effekt och väsentligt högre temperatur, upp till 450 grader i stället för kislets max på 175 grader. Svårigheten är att tillverka tillräckligt stora wafers i ett material som är nästan lika hårt som diamant. Det är en del processtrimning kvar, så det kanske tar 3—4 år kvar tills Norstel klarar 4-tums wafers, vilket är vad som krävs för att komma upp i så hög produktivitet att materialet blir konkurrenskraftigt, säger han.

Lysdioder kommer på bred front
Han är inte främmande för att kiselkarbid även kan användas för lysdioder. Scania är en stor användare av lysdioder, framför allt i tillämpningar med måttligt höga effekt som positionsljus, bromsljus och bakljus.

— Här kan vi åka snålskjuts på utvecklingen inom personbilarna, de provar tekniken tidigare för de har lägre krav på miljö och driftstid. Och lysdioder är ju väsentligt robustare än glödlampor, särskilt våra som går på 24 V och som därför har tunnare glödtrådar än personbilsvärldens 12 V-lampor.

— Men faktum är att om man krämar på rejält med ljus, som i strålkastarna, så är värmen fortfarande ett problem och man får höga effektförluster även med lysdioder. De blir varma, de kräver kylning, och vi ser en del livslängdsproblem. Men LED kommer även där, det är bara en fråga om hur fort, säger Hasse Johansson.

Trots hans livslånga bilintresse hade han faktiskt inget lastbilskörkort när han började på Scania 2001. Det var dock snabbt åtgärdat, och numera är han en av ledningsgruppens flitigaste testförare.

— Jag tar ofta en av våra nya modeller när jag ska till fritidshuset på Västkusten. Det är verkligen jättekul att köra lastbil, säger han.

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)