前沿 非路途移动机械混合动力和电动技能转型的应战与探究
发布时间:2022-09-26 11:12:08 来源:爱游戏电脑版 阅读[25]

  为其重型非公路设备供应动力有多种挑选:柴油、汽油、电动化、代替燃料和混合动力配备。转向电动或混合动力移动设备的驱动要素是什么?哪些要素会影响功率挑选决议方案?

  职业参谋罗兰贝格高档合伙人WilfriedAulbur博士表明:“非公路范畴将需求针对不同运用方针选用不同的技能。大多数紧凑型设备,如小型挖掘机,都是电池电动设备的杰出运用方针,由于在它们的工况中需求较小的功率密度改变。另一方面,混合动力技能更适合更大的重型运用,由于混合动力配备可以供应显着的运营本钱优势以及功用稳定性,一些原始设备制作商宣称可以下降燃料耗费逾越25%。”

  众所周知,气候改变和削减排放的全球方针是抛弃运用化石燃料的原因。一些原始设备制作商抛弃柴油的其他原因具体包含最终用户或客户的需求以及满意环境社会和办理(ESG) 可继续开展方针,这些方针超出了环境办理的规模。可以了解,环境问题是首要驱动要素,OEM 的方针是为最终用户供应他们想要的东西。

  “许多公用事业公司现已设定了到2030年完成100%电动化车辆的方针。协助咱们的客户完成他们的可继续开展方针一直是而且继续是特雷克斯公用事业公司的首要任务,”特雷克斯公用事业公司营销和产品办理总监JoeCaywood说。跟着特雷克斯客户需求的改变,公司将进行改变和研讨以满意他们的需求。

  “客户需求是多种要素的产品,是混合动力和电动设备趋势背面的驱动力,”Genie 产品司理ZachGilmor说。“监管要求显然是推进电动化的要素之一。跟着法规对噪音和排放的约束,对高效、清洁、安静的工地设备的需求正在添加。除此之外,混合动力和电动设备还可以协助公司完成其ESG可继续开展方针。”

  满意排放法规和客户需求所需的技能和设备立异需求研讨和出资。这是艾里逊变速箱团队的首要任务。

  “未来几年,非公路职业的OEM在开端评价电动轿车才能时将寻求推进解决方案制作商,”艾里逊变速箱全球非公路、客户支撑和服务工程履行总监 Kartik

  Ramanan 说。“艾里逊致力于在推进全球商场的可继续开展和环境主张方面发挥领导作用。艾里逊已进行了大约 3.5亿美元的直接出资,以推进电气化推进技能。”

  依据Caywood的说法,特雷克斯也一直在进行这项出资。“15多年来,咱们一直在出资绿色解决方案。每次推出时,它都是选用其时可用技能的正确解决方案。”

  尽管全电动设备是许多最终用户和OEM的方针,但存在阻止某些移动设备过渡的应战。

  内燃机 (ICE) 乘用车向电动轿车的转型开展顺畅。但是,出产重型移动车辆的OEM在测验完成100%电动化时面临应战。其中有:

  Roland Berger的负责人GiovanniSchelfi表明,电池电动设备(例如挖掘机)的最大约束要素是电池本钱和施工现场的充电可用性。“此外,需求对电池技能和充电技能进行严重改善才能使运用变得可行,例如经过夜间充电,”Schelfi说。

  依据Gilmor的说法,对电动化采纳全体办法可以协助OEM防止一些应战。“咱们不只考虑了电源,还考虑了机器的整个设计,以利用电动化的优势并进步功率,进步工地功用并下降总具有本钱,”Gilmor说。

  开端,特雷克斯出产全电动多功用货车的方案遭到技能的约束。“总的来说,咱们在等候牢靠的技能可用。咱们很早就有了这个愿景,但其时像电池办理体系这样的东西并不牢靠,而且电池太重了,”Caywood说。

  关于一些OEM来说,技能仍然是一个应战。尽管现已呈现了电池体系立异,但并非一切类型和尺度的移动设备都可以是全电动的。一般是电功率不足以满意这些车辆所需的许多动作,包含发动、加快和瞬态操作。

  即便功率才能与设备的功用相匹配,一些最终用户的观点是:电动轿车不会像内燃发动机ICE那样运转杰出或功率高。

  “咱们开端逾越感知应战,”吉尔莫说。“跟着越来越多的人在作业现场接触到混合动力和电动设备,而且咱们在个人日子中看到的越来越多,这种观点正在发生改变,人们正在意识到电动化的优点。”

  跟着电动轿车运用的扩展,人们的观点正在发生改变。该技能已成为日常日子的一部分,多家首要轿车制作商要么出产电动轿车,要么方案在不久的将来出产。一些制作商已许诺在未来转向全电动轿车,包含通用轿车。福特最近出产了一款全电动F150货车Lightning,并获得了逾越200,000份订单。

  “跟着越来越多的人在作业现场接触到混合动力和电动设备,而且跟着咱们在个人日子中看到的越来越多,这种观点正在发生改变,人们正在意识到电动化的优点,”吉尔莫说。

  充电基础设施是原始设备制作商无法控制的首要应战,也是一项严重应战。关于建筑职业,大多数工地在项目开端时都没有电力供应。即便有电,问题也存在。

  “即便现场有电,也存在完成彻底电气化所需的物理空间的问题,”Gilmore说。“许多建筑工地现已遭到空间约束,而且有空间放置一切设备以供过夜充电是不实在际的。”

  电动化不是仅有的低排放技能,由于某些车辆不能100%电动,混合动力或许是解决方案。环绕代替燃料(氢气、天然气和生物燃料)的研讨和设备继续添加。此外,许多原始设备制作商正在出产在混合配备中运转的组件和体系。

  在非公路重型移动车辆中,混合动力办法一般胜过100%电动解决方案。如前所述,首要原因是大型设备和特定功用的电力功率约束。尽管代替燃料是发动机原始设备制作商正在研讨的选项,但混合柴电设备很遍及。

  博世力士乐的一个比如是用于设备的电动液压体系,但首要驱动器一般仍然是柴油发动机ICE。尽管博世力士乐专心于流体动力,但削减排放的需求以及对集成、自动化和电气化组件的希望激发了向电动化的改变。

  另一个比如来自艾里逊变速箱。客车的驱动是混合动力,但依据工况答应全电动驱动路程长达10英里。这可以在进入需求低噪音或低排放的区域时运用。

  艾里逊变速箱公司全球非公路、客户支撑和服务工程履行董事 Kartik Ramanan表明:“跟着对电动化的爱好继续添加,许多车辆仍不肯在前期阶段全力投入全电动轿车。” “来自客户的重要反应鼓励艾里逊开发 eGenFlex,增强了长途客车和公交巴士的功用,有效地充任传统燃料和全电动解决方案之间的桥梁解决方案。”

  除了混合动力变速箱,艾里逊变速箱还出产电动车桥。eGen Power 100D是Allison于2020年推向商场的第一款e-Axle,功用强大且彻底集成。它是为重型货车开发的,例如6 x 2拖拉机。

  Genie 在其车辆中出产全电动和混合动力办法,而且现已有一段时刻了。“Genie 制作的70%以上的设备现已完成了电动化,”Gillmore说。“咱们的 FE 混合技能可用于一系列 Genie 悬臂式升降机,自从六年前在咱们的悬臂式升降机上推出以来,它一直在商场上。”

  特雷克斯具有全电动斗式货车,但它也运用混合动力解决方案。“多年来,咱们供应了一种混合解决方案来削减怠速、燃料运用和废气排放,”Caywood说。“在不同阶段,咱们现已有几种混合模型在该范畴作业,并继续看到这种解决方案有助于削减排放并完成可继续开展方针。”

  Ramanan 表明,关于电动混合动力解决方案,有必要做出挑选——应该运用并联仍是串联架构?每个架构都面临着权衡。

  “Allison开端选用串联架构推出,”Ramanan说。“Allison后来出资转换为并联架构。这一改变使艾里逊的电动混合动力体系可以完成电动混合动力推进的优势,一起仍供应与传动体系的直接机械衔接,以最大极限地进步功用和扭矩传递。”

  这是一个要害的决议,由于它答应体系在满意功用要求的一起,在更大规模内运转大型商用车辆。关于串联架构来说,这或许具有应战性,也许是不或许的。

  “Allison 随后经过在咱们的并联电动混合动力体系中的变速器中添加分离式离合器进一步优化了咱们的架构,”Ramanan 说。

  这经过创立一种机制来完成串联混合体系的功率优势,该机制答应体系在不需求满意电力需求时与机械衔接断开衔接。该断开由车辆操作员经过油门输入确认。

  本文采访的参与者有多种可用的电动和混合动力选项,可以协助原始设备制作商为移动、非公路设备供应电动和混合动力选项。

  4000系列变速器 TerraTran 专为非公路运用而设计,例如移动式起重机、铰接式自卸车、宽体矿用自卸车和国防车辆。

  H 40/50 EP,电动混合动力推进体系已在公交巴士上运转近 20 年。

  eGen Power 130D 专为欧洲和亚太商场设计,许多商用车需求更重的 13 吨总轴重等级。

  eGen Power 100S 电动车桥旨在满意重型 6x4 拖拉机和重型直货车以及中型货车和校车运用的需求。

  Viatec 的 HyPower SmartPTO是一种简略牢靠的产品,可削减怠速、添加燃油节约并最大极限地削减噪音和空气污染(本年早些时候,特雷克斯宣告出资 Viatec, Inc.)。

  流体传动依然是为中型和重型非公路设备供应动力的首要方法。传统柴油驱动的ICE 仍然是当时格式中的首要动力形式。这将在短期内继续下去。

  Aulbur 说:“未来证明他们的事务可以应对行将到来的 ESG 应战关于一切公司坚持可继续竞争力至关重要。”“因而,大多数非公路车辆参与者都致力于将可继续性作为一个要害战略主题,一些原始设备制作商为自己设定了具有应战性的方针。这包含到2050年完成净零排放。混合柴油发动机技能比传统内燃机耗费的燃料要少得多,运用更少的液压传动,运用更少的组件,为完成这些方针供应了实在的桥梁”

  面向未来,在国家“双碳”战略下以及跟着大气污染防治作业的深化推进,政府有关部门关于进一步加强非道机械排放污染管控愈加注重并采纳了相关举动,如最新发布的《关于划定高排放非路途移动机械制止运用区》方针等。在技能层面,“电动化、智能化、数字化”对错路途移动机械产品研制、出产、制作的要害中心;在动力层面,企业也纷繁把研制方针对准了新动力和可代替动力的运用上,电动、智能农业机械和工程机械是现在的大势所趋。

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