原始设备制造商(oem)在为其重型非公路设备提供动力方面有多种选择:柴油、汽油、电气化、替代燃料和混合动力配置。转向电动或混合动力移动设备的驱动原因是什么?做出权力选择决策的因素是什么?
行业咨询公司罗兰贝格(Roland Berger)的高级合伙人Wilfried Aulbur博士表示:“非公路领域将针对不同的用例需要不同的技术。大多数紧凑型设备，如小型挖掘机，都是电池电动设备的良好用例，因为它们在工作循环中需要较少的功率密度变化。另一方面，混合动力技术更适合大型重型应用，因为混合动力配置可以提供显著的运营成本效益和性能稳定性，一些原始设备制造商声称可以将燃油消耗降低25%以上。”
目标:减排和实现可持续发展目标
众所周知，气候变化和全球减排目标是人们放弃使用化石燃料的原因。一些原始设备制造商放弃柴油的其他原因包括最终用户或客户的需求和满足环境、社会及管治(ESG)可持续发展目标，它超越了环境管理。可以理解，环境问题是一个主要的驱动因素，oem的目标是为最终用户提供他们想要的东西。
“许多公用事业公司都设定了到2030年实现100%电动车队的目标。帮助我们的客户实现他们的可持续发展目标一直是并将继续是特雷克斯公用事业的优先事项，”特雷克斯公用事业市场营销和产品管理总监乔·凯伍德说。随着特雷克斯客户需求的变化，该公司将转变和研究以满足他们的需求。
公用事业用全电动斗式卡车
特雷克斯公司
Genie产品经理Zach Gilmor表示:“客户需求是多种因素的产物，是混合动力和电动设备趋势背后的驱动力。“显然，监管要求是推动电气化的因素之一。随着法规的采用，对噪音和排放的限制，对高效，清洁，安静的工地设备的需求正在增加。除此之外，混合动力和电动设备还可以帮助企业实现其ESG可持续发展目标。”
满足排放法规和客户需求所需的技术和设备创新需要研究和投资。这是艾利森传动组的首要任务。
Allison Transmission全球非公路、客户支持和服务工程执行董事Kartik Ramanan表示:“在未来几年，非公路行业的原始设备制造商在开始评估电动汽车的性能时，将转向推进解决方案制造商。“艾利森致力于在推动全球市场的可持续发展和环境倡议方面发挥领导作用。艾利森已经直接投资约3.5亿美元用于推进电动推进技术。”
据Caywood透露，特雷克斯也在进行这方面的投资。“我们投资绿色解决方案已经超过15年了。每一次引进都是当时可用的技术的正确解决方案。”
虽然全电动设备是许多终端用户和原始设备制造商的目标，但仍存在一些挑战，阻碍了一些移动设备的过渡。
电气化的障碍
内燃机乘用车向电动化的转型正在顺利进行中。然而，生产重型移动车辆的原始设备制造商在尝试100%电动化时面临着挑战。其中包括:
- 技术限制
- 电力需求和对电力的感知
- 充电基础设施
- 更高的成本
罗兰贝格(Roland Berger)负责人乔瓦尼•谢尔菲(Giovanni Schelfi)表示，对于挖掘机等纯电动设备来说，最大的限制因素是电池成本和施工现场的充电可用性。
Schelfi说:“此外，电池技术和充电技术还需要显著改进，以使使用变得可行，例如通过夜间充电。”
Gilmor表示，采取全面的方法来实现电气化可以帮助整车厂避免一些挑战。
Gilmor说:“我们不只是考虑电源，而是考虑机器的整个设计，利用电气化的好处，提高效率，提高现场性能，降低总拥有成本。”
混合铰接吊杆升降机
精灵
技术限制
最初，特雷克斯生产全电动多功能卡车的计划受到技术的限制。
“总的来说，(我们)在等待可靠的技术出现。我们很早就有了这样的设想，但当时电池管理系统不可靠，而且电池太重。”
对一些原始设备制造商来说，技术仍然是一个挑战。虽然电池系统的创新已经出现，但并不是所有类型和尺寸的移动设备都能完全由电力驱动。电力通常不足以满足这些车辆所需的许多操作，包括启动、加速和瞬态操作。
感知
即使电力能力与设备的功能相匹配，一些最终用户的看法是，电动汽车的功能或效率不如内燃机。
Gilmor说:“我们正开始超越感知挑战。“随着越来越多的人在工作场所接触到混合动力和电动设备，随着我们在个人生活中越来越多地看到它，人们的观念正在转变，人们正在意识到电气化的好处。”
随着电动汽车使用的扩大，这种观念正在改变。这项技术已经成为日常生活的一部分，多家主要汽车制造商要么生产电动汽车，要么计划在不久的将来生产电动汽车。包括通用汽车在内的一些制造商已经承诺在未来转向全电动汽车全电动F150卡车他已经收到了超过20万份订单。
Gilmor说:“随着越来越多的人在工作现场接触到混合动力和电动设备，随着我们在个人生活中越来越多地看到它，人们的观念正在转变，人们正在意识到电气化的好处。”
基础设施
充电基础设施是原始设备制造商无法控制的主要挑战，这是一个巨大的挑战。对于建筑行业来说，大多数工地在项目开始时都没有电力供应。即使电力供应充足，问题依然存在。
Gilmore说:“即使现场有电，也存在实现完全电气化所必需的物理空间的问题。“许多建筑工地的空间已经很有限，有足够的空间放置所有设备进行夜间充电是不现实的。”
铰接吊杆升降机，可在全电动和混合动力配置
精灵
混合解决方案
电动汽车不是唯一的低排放技术，而且由于一些汽车不能100%电动，混合动力汽车可能是解决方案。围绕替代燃料(氢、天然气和生物燃料)的研究和设备持续增长。此外，许多原始设备制造商正在生产混合动力配置的组件和系统。
一个增强图像的非公路车辆与推进产品板上
Allison传输
在非公路重型机动车辆中，混合动力方案往往优于100%电动解决方案。如前所述，主要原因是电力对大型设备和特定功能的功率限制。虽然替代燃料是发动机原始设备制造商正在研究的选择，但混合动力柴油-电力设备非常普遍。
博世力士乐的一个例子是用于设备上的工具的电动液压系统，但主要驱动器通常仍然是柴油内燃机。虽然博世力士乐专注于流体动力，但减少排放的需求以及对组件集成、自动化和电气化的期望，促使博世力士乐转向电动。
另一个例子来自Allison Transmission。客车的驱动是混合动力的，但根据负载循环，允许全电力推进长达10英里。当进入需要低噪音或低排放的区域时，可以使用这种方法。
“随着人们对电气化的兴趣持续增长，许多车队仍不愿在这个早期阶段完全投入电动汽车。”说Kartik Ramanan, Allison Transmission全球非公路、客户支持和服务工程执行董事。“来自客户的关键反馈激励Allison开发了eGen Flex，增强了长途客车和公共汽车的性能，有效地充当了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，艾利森变速箱还生产电动车轴。eGen Power 100D是艾利森于2020年推向市场的第一款e-Axle，功能强大，完全集成。它是为6 × 2拖拉机等重型卡车开发的。
Genie在其汽车中生产全电动和混合动力方法，并且已经有一段时间了。
吉尔莫尔说:“精灵公司生产的设备中有70%以上已经实现了电气化。“我们的FE混合动力技术可用于一系列Genie吊杆升降机，自6年前引入我们的吊杆升降机以来，该技术已经进入市场。”
特雷克斯有全电动斗式卡车，但它也有混合动力解决方案。Caywood表示:“多年来，我们一直在提供混合动力解决方案，以减少空转、燃油使用和尾气排放。“在不同的阶段，我们已经有几个混合模型在现场工作，并继续看到这种解决方案有助于减少排放和实现可持续发展目标。”
公用事业用电动斗式卡车
特雷克斯公司
混合挑战:并行还是串联架构?
根据Ramanan的说法，对于电动混合动力解决方案，必须做出选择，也应该做出选择。应该使用并行还是系列体系结构?每个架构都面临权衡。
“Allison最初推出了一个系列架构，”Ramanan说。埃里森后来进行了投资，将其转换为并行架构。这一变化使艾利森的电动混合动力系统能够实现电动混合动力推进的好处，同时仍然提供与传动系统的直接机械连接，以最大限度地提高性能和扭矩。”
这是一个关键的决定，因为它允许系统在满足性能要求的同时，以重要的等级操作大型商用车。对于系列架构来说，这可能是一个挑战，也许是不可能的。
Ramanan表示:“Allison随后进一步优化了我们的架构，在我们的并联电动混合动力系统的变速器上增加了一个断开式离合器。
通过创建一种机制，当不需要满足电力需求时，系统可以断开机械连接，从而实现串联混合动力系统的效率优势。这种断开是由车辆的操作员通过油门输入来确定的。
Allison, Genie， & Terex提供的技术
本文采访的参与者有多种电动和混合动力选择，可以帮助原始设备制造商为移动和非公路设备提供电动和混合动力选择。
Allison传输
- 4000系列变速器，TerraTran，专为非公路应用，如移动起重机，铰接式自卸车，宽体矿用自卸车和国防车辆。
- H 40/50 EP电动混合动力推进系统已经在公交上运行了近20年。
- eGen Power 100D电动axel (e-axel)。
- eGen Power 130D是专为欧洲和亚太市场设计的，在这些市场，许多商用车都需要更重的13吨总轴重评级。
- eGen Power 100S电动车轴是为满足重型6x4牵引车、重型直线型卡车、中型卡车和校车应用的需求而开发的。
精灵
- 全电动吊杆升降机。
- 交流电力驱动设备，包括平板剪刀升降机和多臂升降机。
- 直流电吊臂升降机。
特雷克斯公司
- Viatec公司生产的HyPower SmartPTO是一种简单可靠的产品，可减少空转，增加燃料节省，并最大限度地减少噪音和空气污染(今年早些时候，特雷克斯宣布投资Viatec公司)。
- 由Viatec HyPower SmartPTO提供动力的Optima 55空中设备现在可以在国际导航星eMV 33,000 GVW底盘上使用。
展望未来
中型和重型非公路设备的动力仍然是流动的。传统的柴油驱动内燃机仍然是目前的主导动力模式。这种情况在短期内将持续下去。
Aulbur表示:“对于所有公司来说，未来应对即将到来的ESG挑战是保持可持续竞争力的关键。”“因此，大多数非公路车辆制造商都将可持续发展作为一个关键的战略主题，一些原始设备制造商也为自己制定了具有挑战性的目标。这包括到2050年实现净零运营排放。与传统内燃机相比，混合动力柴油发动机技术消耗的燃料明显更少，使用的液体更少，部件更少，为实现这些目标提供了切实的桥梁。”
