Der Energietechniker elektrisiert die Traktoren, Lastwagen und mehr von John Deere

Jul 06, 2023

Für Brij Singh elektrisierend Die Schwerlastfahrzeuge von John Deere spiegeln seine Vergangenheit wider. Singh wuchs auf einer Farm in Indien auf und engagiert sich für eine bessere Zukunft der Landwirtschaft. John Deere mit Hauptsitz in Moline, Illinois, ist ein führender Hersteller von Land-, Bau-, Forst- und Rasenpflegemaschinen. Singh, ein Ingenieur für Leistungselektronik, arbeitet daran, die in den Geräten des Unternehmens verwendeten Verbrennungsmotoren durch Hybrid- (dieselelektrische) und vollelektrische Versionen zu ersetzen.

„Leistungselektronik und Elektrifizierung landwirtschaftlicher Geräte können dazu beitragen, unsere Welt zum Besseren zu verändern, indem sie den Treibhausgas-Fußabdruck der Geräte verringern, Nahrungsmittel und Fasern für die Ernährung, Unterbringung und Kleidung der Welt bereitstellen und den Landwirten helfen, profitabel zu bleiben“, sagt Singh.

Singh wuchs auf einer 10 Hektar großen Farm in Shahpur Charki, einem 560-Einwohner-Dorf im indischen Bundesstaat Uttar Pradesh, auf, die seine Familie seit mehr als sechs Jahrhunderten besitzt.

Arbeitgeber:

John Deere, Fargo, ND

Titel:

Außenbeziehungsmanager für Australien, Kanada, Neuseeland und die Vereinigten Staaten

Ausbildung:

Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik, Mohan Malaviya Engineering College; Master-Abschluss in Ingenieurwissenschaften, Indian Institute of Technology Roorkee; Ph.D. in Ingenieurwissenschaften, Indian Institute of Technology Delhi

„Ich komme aus einer langen Familie von Landwirten. Ich persönlich weiß, wie wichtig [die Landwirtschaft] ist“, sagt er.

Im Jahr 2007 wechselte er als Personalingenieur zur Electronics-Solutions-Gruppe von John Deere in Fargo, North Dakota. Vor drei Jahren wechselte er von seiner technischen Rolle zu einer eher taktischen Rolle und übernahm die neu geschaffene Position des externen Beziehungsmanagers. Er ist für die Sicherstellung staatlicher Mittel zur Durchführung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Unternehmens in Australien, Kanada, Neuseeland und den Vereinigten Staaten verantwortlich. Er hilft auch beim Aufbau von Kooperationen mit akademischen Forschungsgruppen, um an neuen Technologien zu arbeiten, die zur Entwicklung neuer Produkte genutzt werden könnten.

Singh genießt das breitere Spektrum und die zusätzliche Verantwortung seines aktuellen Jobs. „Ich beschäftige mich jetzt mit der Entscheidung, an welchen Fahrzeugtypen ich arbeiten möchte, an welchen Technologien und Komponenten ich entwerfen und testen möchte und welche Zeitpläne ich habe“, sagt der IEEE Fellow.

Zu Beginn seiner Karriere half Singh Deere bei der Abkehr von Dieselmotoren. Von 2007 bis 2011 leitete und leitete er als Stabsingenieur den Entwurf, die Entwicklung und den Einsatz von Elektrifizierungstechnologien und trug dazu bei. Die von ihm entwickelte Wechselrichtertechnologie wird seit 2012 in den Radladern 644K und 944K von John Deere eingesetzt. Wechselrichter ermöglichen es dem Antriebsstrang einer Maschine, Strom zwischen den elektrischen Maschinen zu leiten, wirken wie ein Generator oder Motor und wandeln Strom von Wechselstrom in Gleichstrom und zurück um wieder.

Radlader verfügen über vordere und hintere Ausleger und Schaufeln, die Erde, Sand, Steine ​​und andere Materialien bewegen. Der 944K wiegt mehr als 56 Tonnen und hat eine Schaufelkapazität von bis zu 7,65 Kubikmetern.

Sehen Sie sich dieses Video eines 944K in Aktion an.

John Deere 944K Hybrid-Radlader 360° Experiencewww.youtube.com

Während Singhs Zeit als Postdoktorand an der École de Technologie Supérieure der Universität Quebec in Montreal beschäftigte sich seine Forschung mit einer indirekten Stromsteuerungstechnik zur Reduzierung von Oberschwingungen, die entstehen, wenn unterschiedliche Wechselstromwellenformen (Spannungen und Frequenzen) zu Komponentenschäden führen würden Hitze; Das von ihm entwickelte System hielt die Spannung frei von harmonischen Verzerrungen. Singhs Arbeit wird im Allgemeinen in Nicht-Deere-Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in einem Batterieladesystem, das mit verteilten Energieressourcen wie Solar-, Wind- und Dieselgeneratoren verbunden ist.

Der Wechsel von Diesel- zu Hybrid- und vollelektrischen Industriefahrzeugen bietet viele Vorteile, sagt Singh. Für den Bediener sind die Maschinen deutlich geräuschärmer und einfacher zu steuern. Für den Besitzer senken die Fahrzeuge die Kosten, da sie eine höhere Kraftstoffeffizienz und einen geringeren Reifenverschleiß aufweisen und weniger Reparaturen erfordern. Außerdem stoßen sie weniger Treibhausgase aus, was sowohl ein Unternehmensziel ist als auch zunehmend von Regierungen vorgeschrieben wird.

Wie die Umstellung der Automobilindustrie auf Hybrid- und vollelektrische Fahrzeuge erfordert auch der Übergang von Industriemaschinen die Entwicklung und Erprobung neuer Designs, Software und Materialien. Das war Singhs Aufgabe, als er 2011 als leitender Ingenieur in die Abteilung für fortschrittliche Leistungselektronik des Unternehmens eintrat. Er arbeitete an hocheffizienten Elektroniksystemen, einschließlich Technologien zur Energieumwandlung mit großer Bandlücke für Wechselrichter für Elektrofahrzeuge.

Halbleiterbauelemente aus Materialien mit großer Bandlücke wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) können bei viel höheren Spannungen, Temperaturen und Frequenzen betrieben werden als herkömmliche Siliziumbauelemente. Diese Materialien ermöglichen es, Komponenten wie Wechselrichter kleiner und energieeffizienter zu machen, sagt Singh.

„Stromversorgung und Elektrifizierung landwirtschaftlicher Geräte können dazu beitragen, unsere Welt zum Besseren zu verändern, indem sie den Treibhausgas-Fußabdruck der Geräte verringern und Nahrungsmittel und Fasern bereitstellen, um die Welt zu ernähren, zu beherbergen und zu kleiden.“

Um die Elektrifizierungsentwicklung von Deere zu beschleunigen, arbeiteten Singh und seine Gruppe von 2015 bis 2021 mit Forschern des National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums zusammen, um einen 200-Kilowatt- und 1.050-Volt-Siliziumkarbid-Wechselrichter zu entwickeln, der jetzt im 644K und verwendet wird der 944K. Die Zusammenarbeit mit NREL führte dazu, dass das Unternehmen Mittel aus einem US-Regierungsprogramm zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen erhielt.

Singh sagt, seine derzeitige Aufgabe, staatliche Mittel zu sichern und Beziehungen zu Universitätsgruppen aufzubauen, sei in Forschungsbereichen notwendig, in denen dem Unternehmen das Fachwissen, die Zeit und die Ressourcen fehlen.

„Staatliche Förderung hilft dem Unternehmen, Forschung und Innovation deutlich schneller voranzutreiben“, sagt er. „Ohne sie müssten wir unsere Bemühungen möglicherweise um weitere fünf bis zehn Jahre verschieben. Damit wird die Innovation bei der Entwicklung und Einführung neuer Technologien beschleunigt.“

Singh beschäftigt sich weiterhin mit der Entwicklung neuer Technologien, während er als John Deere Fellow weiterhin neue Technologien und deren Anwendung auf Land- und Baumaschinen erforscht.

Singh war der erste in seiner Familie, der das College besuchte. Er erwarb 1989 einen Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik am Mohan Malaviya Engineering College in Gorakhpur, Indien. (Diese Institution wurde 2013 zur Madan Mohan Malaviya University of Technology). Anschließend erwarb er 1991 einen Master-Abschluss in Ingenieurwissenschaften am Indian Institute of Technology Roorkee in Uttarakhand und einen Ph.D. 1996 schloss er sein Ingenieurstudium am Indian Institute of Technology Delhi ab.

Es folgten Postdoc-Stellen, die sich mit verschiedenen Aspekten der Leistungselektronik befassten, einschließlich der Kontrolle der Stromqualität sowie AC-zu-DC- und DC-zu-DC-Wandlern für den Einsatz in Telekommunikationsprodukten. Singh verbrachte etwa zwei Jahre als Postdoc am ETS Montreal und anschließend ein Jahr als Forschungsstipendiat an der Concordia University, ebenfalls in Montreal.

Im Jahr 2000 wurde er Assistenzprofessor für Elektrotechnik und Informatik an der Tulane University in New Orleans. Dort war er an Forschungs- und Entwicklungsprojekten zu Stromqualitätskontrollwandlern und Systemen für erneuerbare Energien beteiligt. Er unterrichtete Kurse in Leistungselektronik, mikroelektromechanischen Systemen und HF-Technik.

Es gibt viele Karrieremöglichkeiten für Ingenieure, die sich mit Leistungselektronik befassen möchten, sagt Singh. Dazu gehört die Arbeit an Solar- und Windenergie, Elektrofahrzeugen, Industrieenergie und Unterhaltungselektronik.

Wenn Sie daran interessiert sind, zu lernen, wie man benzinbetriebene Fahrzeuge in Elektrofahrzeuge umwandelt, empfiehlt Singh, mindestens einen Kurs über Antriebssysteme zu belegen, um zu verstehen, wie Elektrofahrzeuge funktionieren. Denken Sie auch darüber nach, einen Kurs über Leistungselektronik zu belegen und etwas über Leistungstopologien zu lernen, also über die verschiedenen Arten, wie Leistungskomponenten miteinander verbunden werden können, sagt er. Um Halbleiterbauelemente zu entwerfen, die neue Materialien wie SiC und GaN verwenden, lernen Sie etwas Materialwissenschaft.

Kann Singh die Fahrzeuge, bei deren Elektrifizierung er hilft, Probefahren? Die Antwort ist ja.

„Es ist unglaublich lohnend, eine Maschine, an deren Entwicklung ich mitgewirkt habe, Probe zu fahren“, sagt er. „Es ist eine Sache, darüber zu sprechen, welchen Nutzen sie für die Kunden hat, aber es ist eine ganz andere, die Maschine so zu erleben, wie unsere Bauarbeiter sie erleben.“ Das ist einer der besten Aspekte meines Jobs.“