Технический директор Allison подчеркивает, что эффективность и безопасность силовых установок также имеют решающее значение для снижения затрат, повышения производительности и, в конечном итоге, завоевания клиентов.
Большая часть разговоров о переходе на электроэнергию в коммерческих электромобилях (EV) сосредоточена на батареях, будь то их дальность действия, вес, плотность энергии и мощности или ожидаемый срок службы. Allison Transmission поставляет продукты с гибридными силовыми установками для транзитных автобусов и выводит на рынок электронные мосты для аккумуляторных электромобилей (BEV). Для каждого из этих приложений будет преобладать различный химический состав аккумуляторов, поскольку OEM-производители и операторы учитывают стоимость, производительность, рабочий цикл и срок службы аккумуляторов в общей стоимости владения (TCO) транспортного средства.
Стоимость аккумуляторов снижается, но остается высокой долей совокупной стоимости владения. Для приложений BEV, для которых может потребоваться только один ежедневный цикл разряда и ночная зарядка, никель-марганцево-кобальтовые (NMC) аккумуляторы, кажется, сегодня предлагают лучший баланс. Другие химические вещества имеют более длительный срок службы и мощность, но также имеют значительно более высокую стоимость. Для гибридов оксид лития-титаната (LTO) и другие химические вещества имеют гораздо более высокую удельную мощность и срок службы. При постоянном изменении уровня энергии в гибридной батарее требуется более высокая цикличность.
Хотя батареи необходимы, они не единственный ключевой компонент, способствующий выпуску коммерческих электромобилей. Силовая установка, которая может быть либо прямым, либо центральным приводом, либо электронной осью, преобразует электрическую энергию от аккумуляторов в кинетическую энергию колес. При всей силе тяги, передаваемой через этот агрегат, эффективность и безопасность пропульсивного агрегата также имеют решающее значение для снижения затрат, повышения производительности и, в конечном итоге, завоевания клиентов в будущем.
Маршрут, который Allison выбирает для своих силовых установок, будь то мост с электроприводом или центральный привод, не зависит от источника энергии, которым может быть аккумуляторная батарея определенного химического состава или водородный топливный элемент в качестве расширителя диапазона для аккумуляторной батареи. . Эллисон осознает, что определенные химические продукты имеют необходимое количество мощности и удельной энергии, доступные для различных жизненных циклов, но, поддерживая OEM-производителей, стараются оставаться агностическими по отношению к конкурирующим химическим составам и поставщикам аккумуляторов.
Интеграция и развитие
Важно интегрировать электрическую силовую установку со всей системой. Эта интеграция может быть чем угодно, от управления энергопотреблением на борту – интеграции управления энергопотреблением между аксессуарами, батареей и компонентами силовой установки – до физической упаковки.
Одна из причин, по которой Allison начинает производство электронных мостов, начиная с 2021 года с продукта eGen Power 100D для автомобилей с 10-тонной осью, заключается в том, что это место оптимизирует интеграцию аккумуляторной батареи на борту транспортного средства. Для тяжелых транспортных средств, требующих много энергии на борту, установка системы привода между колесами освобождает место для аккумулятора между рельсами рамы. Также важно понимать, сколько энергоемкости (кВтч) и соответствующего объема упаковки требуется для данного транспортного средства в заданном рабочем цикле.
Работа по интеграции электрических силовых агрегатов привела к инвестированию в обновленные лаборатории разработки. По мере того как Allison продолжает расширять ассортимент силовых установок электромобилей, включая электрические мосты, в испытательных ячейках наряду с традиционными дизельными двигателями устанавливается дополнительная емкость эмулятора высоковольтной батареи. Это касается не только динамометрических ячеек, но и нового Центра экологических испытаний транспортных средств (ПТО) в Индианаполисе.
OEM-производители будут решать, какие решения для прямого, центрального или электронного привода моста лучше всего подходят для их применения, но их выбор, как всегда, будет основан на эффективности упаковки, долговечности и совокупной стоимости владения для системы. С момента приобретения в 2019 году интеллектуальной собственности на электрическую ось у AxleTech инженеры Allison провели обширную разработку и проверку продукта как внутри компании, так и у потенциальных клиентов.
Испытания на автомобилях OEM продолжались в течение большей части 2020 года и продолжаются в 2021 году. Отзывы, полученные от OEM-производителей, показывают, что многим нравится расположение электронной оси. Однако в некоторых случаях предпочтительнее использовать центральный привод для замены двигателя и трансмиссии. Например, портовый грузовик может иметь очень высокую осевую нагрузку – в этом случае можно установить центральный привод и использовать существующие атрибуты транспортного средства.
Роль автопарков и законодательные органы
Не только производители оригинального оборудования заявляют о своей позиции по внедрению новых технологий и повышению устойчивости эксплуатации коммерческих автомобилей, но и автопарки. Для них, как всегда, ключевым фактором является стоимость. Везде, где могут быть снижены или устранены препятствия на пути внедрения, в том числе за счет повышения эффективности электрической трансмиссии, появится мотивация для ускорения процесса перехода.
Многие из крупных флотов поделились тем, как они хотят, чтобы их флот выглядел через 10 или 20 лет. Это огромное влияние на развитие рынка, особенно с учетом размера некоторых крупных парков. Они будут мотивировать OEM-производителей, которые, в свою очередь, будут обращать внимание на Tier 1, чтобы продвигать эти продукты. Мы уже наблюдаем развитие флотов для доставки мелких грузов и доставки «последней мили». С бумом электронной коммерции появляются новые производители оригинального оборудования и новые типы транспортных средств.
Скорость, с которой коммерческие электромобили будут переключаться на электроэнергию, будет различаться от сегмента к сегменту и от региона к региону. Некоторые сегменты, особенно транзитные, движутся быстрее других. В Северной Америке начнут набирать обороты разработки в области пикапа и доставки средней грузоподъемности. Сектор школьных автобусов начинает двигаться рано, как и многие приложения для грузовых автомобилей в порту. Все эти секторы стремятся очистить участки, где большой процент транспортных средств работает в очень ограниченном пространстве.
Переключение также происходит в тех областях, где субсидии и законодательство выступают в качестве мотивации для принятия. В Европе, например, в некоторых внедорожных тракторах наблюдается переход на водород, что в настоящее время отличается от Северной Америки. Тенденции будут продолжать развиваться по мере появления инфраструктуры, субсидий и финансирования – всего, что снижает стоимость внедрения – поэтому нам нужно помнить о том, где находятся эти мотиваторы, при оценке рыночных возможностей.
Водород и гибриды
Когда дело доходит до широкого использования водородных топливных элементов, развитие инфраструктуры повлияет на долгосрочную стоимость топливных элементов по сравнению с BEV. В настоящее время более крупные внедорожные приложения кажутся более подходящими для топливных элементов, поскольку увеличение веса батареи для увеличения дальности действия съедает полезную нагрузку. При поездках на большие расстояния более короткое время дозаправки также работает в пользу топливных элементов.
Между тем, мы не должны игнорировать роль, которую могут сыграть гибридные ДВС. Их рост будет зависеть от правил выбросов NOx и других парниковых газов. Зоны BEV или ZEV потребуют работы без выбросов, но выбросы также должны быть сокращены на эксплуатационной стороне. Определенно есть место для гибридизации обычных продуктов, чтобы соответствовать некоторым из этих правил в ближайшей или даже долгосрочной перспективе.
Дизель будет существовать очень долго, так как же нам продолжать его улучшать и позволить ему играть свою роль с точки зрения выбросов, в то время как у BEV или электрики топливных элементов наблюдается медленный рост? Гибридизация обычных силовых установок – это возможность выполнить некоторые нормативные требования без значительного капитального ремонта транспортного средства.