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May 14, 2023

Qu'est-ce qui gagne les guerres commerciales des puissances électriques ? E

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Lorsque vous regardez même une camionnette électrique légère comme un Ford F-150 Lightning, vous constaterez que le côté civil du monde automobile a déclaré qu'un moteur électrique monté sur un essieu est la meilleure pratique. On pourrait penser que, grâce à une certaine mesure de technologie ou de conception, le côté des véhicules utilitaires suivrait le même chemin. Il s'avère que ce n'est pas le cas et que les preuves n'étaient pas plus claires qu'elles ne l'étaient lors de l'exposition Advanced Clean Transportation (ACT) de 2023 à Anaheim, en Californie, juste en face de Disneyland. Nous avons discuté avec Dana Incorporated, Hexagon Purus et Motiv Power Systems pour savoir pourquoi la plupart des véhicules utilitaires électriques montent toujours leurs sources d'alimentation là où, eh bien, un moteur pourrait traditionnellement aller, renonçant à l'efficacité d'emballage d'un moteur intégré à l'essieu.

Avec l'électrification et les carburants sans carbone devenant une énorme poussée pour les véhicules utilitaires ces derniers temps - surtout maintenant que des États comme la Californie interdiront la vente de nouveaux véhicules moyens et lourds à moteur ICE d'ici 2036 - la course a commencé à comprendre la meilleure façon de répondre à cette nouvelle réglementation. Alors que vous penseriez que la grande bataille serait de choisir entre tout électrique ou électrique à hydrogène, ce n'est pas le seul qui se passe. À bien des égards, le choix de l'emplacement du moteur électrique est tout aussi contesté que ce qui alimente ces batteries. Ce que nous constatons, c'est que les constructeurs de véhicules utilitaires essaient toujours de décider si l'alimentation d'un moteur monté sur le châssis - étant défini comme un moteur "d'entraînement central" ou "à montage central" - avec des composants hérités tels que des arbres de transmission et des transmissions le reliant à l'essieu est la façon de construire un véhicule moyen ou lourd ou si le montage du moteur directement sur cet essieu - ce qui en fait un "e-essieu" - est la meilleure façon de procéder. Ce n'est pas aussi simple que les essieux électriques sont trop nouveaux et peu compris non plus. C'est aussi un cas de ce pour quoi un concepteur de véhicule cherche à construire.

Certains constructeurs ne sont pas encore aussi désireux de faire confiance à la fiabilité totale d'un essieu électrique. Motiv Power Systems, un constructeur de châssis dépouillés et de fourgonnettes commerciales basé à Foster City, en Californie, en fait partie. Il vient d'annoncer un contrat exclusif avec Cintas, une société de services aux entreprises de Mason, dans l'Ohio, qui existe depuis 1968, mais a constaté que l'utilisation de fourgonnettes commerciales électriques a d'excellents attributs au-delà des facteurs environnementaux tels que de faibles coûts de maintenance et des conducteurs plus sains et plus heureux. Des chauffeurs qui servent aussi de vendeurs en fin de journée.

Motiv est en affaires depuis 2009 et nous avons parlé au PDG, Tim Krauskopf, et au directeur technique et fondateur, Jim Castelaz, des raisons pour lesquelles Motiv a choisi d'utiliser des composants hérités en conjonction avec l'électrification malgré la construction de véhicules utilitaires à partir de zéro. "Fiabilité principalement historique", nous a expliqué Krauskopf, "Nous utilisons le différentiel Dana standard et nous n'avons rien dans l'essieu, le système de freinage ou le différentiel et l'arbre de transmission qui ne soit pas d'une fiabilité vieille de plusieurs décennies. Le moteur vient de l'un des cinq plus grands fabricants de moteurs au monde. Nous les assemblons simplement dans une application qui est nouvelle, mais nous misons sur la fiabilité, composant par composant, qui nous permet de nous assurer que notre disponibilité est vraiment, vraiment élevée.

Krauskopf n'exclut pas totalement l'utilisation d'un essieu électrique, "mais je veux que quelqu'un d'autre soit en quelque sorte le cobaye et le fasse en premier dans l'industrie commerciale." Pour les clients de Motiv, c'est aussi ce qu'ils recherchent, car "à quoi sert le plus récent lorsque ces camions sont en panne ? Ils perdent des revenus."

Castelaz évoque également le coût comme raison pour laquelle Motiv a opté pour des moteurs d'entraînement centraux plutôt que des essieux électriques. "Nous avons beaucoup étudié les essieux électriques", dit-il, "je pense que pour nous, il s'agit vraiment de savoir quand la fiabilité et le coût arrivent à pouvoir correspondre au conducteur central. Quand c'est le cas, alors nous Je vais passer à cela. Nous voulons simplement nous assurer que nous fournissons toujours à nos clients de la flotte la solution la plus fiable et la plus rentable possible.

Cette position a beaucoup de sens. Lorsque vous regardez les composants de la transmission au-delà de la transmission sur un châssis dépouillé - ou un châssis de skateboard comme Castelaz aime appeler les offres sans corps de Motiv - tout ce que vous voyez sont des pièces standardisées et à l'épreuve des balles. Presque tous les camions commerciaux utilisent des composants similaires et robustes. Il ne s'agit pas seulement de gérer le poids de la cargaison, mais aussi de s'assurer que ces transmissions durent aussi longtemps que le châssis ou plus longtemps. Même après 13 ans d'activité, Motiv n'est en train de passer qu'à un seul module pour contrôler l'ensemble du système électrifié - où son onduleur, son chargeur et son contrôleur de moteur sont tous réunis - car ce n'est que maintenant qu'ils ont trouvé une source fiable pour le industrie commerciale. Quelque chose que Tesla a réussi au cours des décennies, mais Teslas n'est pas utilisé pour générer des revenus comme un véhicule utilitaire et peut expérimenter un peu plus librement, malgré les inconvénients que la pensée peut causer au monde réel.

De l'autre côté de la médaille, nous avons parlé à Hexagon Purus et à son vice-président exécutif des systèmes, Todd Sloan. Hexagon Purus est une société sœur de Hexagon Agility qui fabrique des réservoirs composites de type quatre et des composants pour les véhicules utilitaires cherchant à utiliser la production d'énergie gazeuse pour créer de l'énergie comme l'hydrogène et les véhicules électriques au gaz naturel renouvelable (GNR). Hexagon Purus se concentre sur les systèmes de véhicules complets et travaille sur les batteries, le stockage d'hydrogène et les moteurs pour piles à combustible et BEV. Ils travaillent avec les principaux constructeurs de véhicules utilitaires pour créer les solutions nécessaires à la fabrication de ces véhicules et sont particulièrement intéressés par l'utilisation d'essieux électriques. "Vous revenez il y a quelques années", a déclaré Sloan, "et les essieux étaient une chose très nouvelle. La première fois que nous avons été impliqués avec des essieux électriques, c'était sur la flotte d'innovation Daimler où nous les avons aidés à électrifier le M2S et sur le Freightliner eCascadia où nous avons réalisé le système de batterie haute tension." L'essieu provenait de Meritor, qui s'est associé à Cummins plus tôt cette année, et est l'un des principaux fabricants d'essieux électriques dans le domaine des véhicules utilitaires. "Ils ont fini par être très durables", a déclaré Sloan, "mais en même temps, de nombreuses entreprises ont sorti des véhicules qui utilisent un moteur d'entraînement central."

Il a également souligné que ces pilotes centraux sont moins chers et fonctionnent avec des composants hérités, mais a déclaré que l'essieu électrique est "un moyen plus efficace de conduire vos roues. Nous avons opté pour" faisons la chose la plus difficile qui est potentiellement plus efficace. "" Sloan a ensuite expliqué comment l'essieu électrique deviendrait finalement moins cher : "À long terme, il sera moins cher car il y a moins de composants. La beauté de se débarrasser des arbres de transmission est que vous avez maintenant tout cet espace libre sur les rails de cadre. " Il a ensuite montré comment la libération des rails centraux du cadre vous donne non seulement plus de place pour les batteries, mais maintenant, sans batteries suspendues sur les côtés des rails du cadre, vous pouvez ajouter des éléments importants pour l'industrie des véhicules utilitaires. Par exemple, vous disposez désormais de plus d'espace pour ajouter des brosses à commande hydraulique sur les côtés d'une balayeuse de voirie électrifiée. Si vous avez une camionnette de livraison de boissons, les portes latérales peuvent maintenant s'étendre jusqu'au sol pour faciliter l'empilage des caisses sur votre diable. Les camions à flèche peuvent avoir leurs stabilisateurs montés sur les côtés du châssis. Et ainsi de suite.

Cependant, un cas d'utilisation qui a retenu notre attention était un semi-concept de classe 8 de Hino Motors, le constructeur de véhicules utilitaires de l'organisation Toyota. Il a été réalisé en partenariat avec Hexagon Purus pour développer une version électrifiée du châssis cabine du tracteur XL 4x2. La partie intéressante est à quel point cette classe 8 est courte tout en conservant une grande batterie de 528 kWh - pourquoi ? Il utilise un essieu électrique plutôt qu'un entraînement central. Dans cette configuration, ce camion aurait une autonomie d'environ 250 milles, plus que suffisant pour les flottes du dernier kilomètre qui ne peuvent ou ne veulent pas utiliser un camion porteur.

"Tout ce qui a besoin d'une remorque au lieu d'un camion porteur, comme un distributeur de boissons ou une livraison d'épicerie ou tout ce qui a besoin d'une remorque mais ne peut pas entrer dans des virages serrés, ce concept va être une application parfaite", a déclaré Sloan. Au lieu d'utiliser un essieu électrique Meritor, ce Hino utilise une transmission Allison (oui, cette transmission Allison, les fans de Chevrolet Duramax) eGen Power 100D e-axle. Il s'agit d'un essieu électrique à double moteur avec une boîte de vitesses à deux vitesses avec une sortie de couple maximale de 34 665,42 lb-pi (très probablement avec une influence de multiplication des engrenages pour ce nombre et en jouant au même jeu de nombres que GMC a fait avec le Hummer EV) et offrant un pic de 871,66 ch à 650 volts, mais est capable de prendre jusqu'à 900 volts.

"Mais encore une fois", a poursuivi Sloan, "vous pouvez voir qu'en n'ayant pas de moteur d'entraînement central, nous pouvons en fait raccourcir encore plus cet empattement pour faire un camion tronqué avec un virage serré et un rayon de braquage pour les clients qui en ont besoin comme ceux du ville. Si vous avez un moteur d'entraînement central aussi puissant que celui-ci, il sera assez gros en soi et vous aurez toujours besoin d'un arbre de transmission. Même si vous le montez de manière à ce que le conducteur central soit monté à l'arrière, vous ne pouvez pas profiter d'un empattement plus court car maintenant vous avez quelque chose qui dépasse à l'arrière." Bien sûr, si vous aviez besoin de plus d'autonomie, vous pouvez toujours utiliser ce l'essieu et les piles à combustible à hydrogène pour parcourir plus de 1 000 miles, mais à ce stade, vous aurez besoin d'un empattement plus long pour pouvoir séjourner dans un camion-cabine-couchette au lieu d'un taxi de jour comme celui-ci.

En parlant de fabricants reconnaissables dans l'espace commercial, une marque qui profite des deux conceptions est Dana Incorporated. Oui, le même Dana qui fournit à votre Jeep Wrangler et Gladiator cet essieu Dana 44 tant convoité. La marque basée dans l'Ohio construit également de nombreux composants pour l'industrie des véhicules utilitaires, des filtres aux essieux, et son expertise s'inscrit parfaitement dans cette discussion. Nous nous sommes entretenus avec Jeremy Frenznick, directeur principal de l'ingénierie des véhicules utilitaires chez Dana, et Jason Sidders, directeur principal de l'ingénierie des applications avancées du groupe motopropulseur chez Dana, pour voir à quoi cette marque légendaire répondait. Avertissement de spoiler, il s'avère qu'il s'agit à la fois du conducteur central et de l'essieu électrique.

"Nous avons des solutions qui ne sont pas seulement un point de support d'essieu électrique intégré", a déclaré Frenznick, "mais également sur un support central, qu'il s'agisse d'un support central à entraînement direct ou à engrenages, mais nos clients sont à divers stades d'évolution ou ce qu'ils 'êtes prêt à faire pour créer de nouveaux designs." Il y a aussi les clients qui ne construisent pas de tout nouveaux camions mais réaménagent plutôt des camions existants pour répondre à ces nouvelles normes. "Un support central est idéal pour la rénovation, où vous avez une empreinte existante entre les rails du cadre et vous devez faire quelque chose de rapide", a ajouté Frenznick, "et nous avons conçu à la fois le support central et l'essieu électrique afin que nous puissions pour fournir ces solutions en fonction de ce que les clients recherchent."

Même pour Dana, l'essieu électrique n'est pas une conception entièrement nouvelle, car l'essieu et même le boîtier lui-même sont construits à partir de pièces de camion commercial existantes. Seul l'ajout du moteur est nouveau. "Vous regardez l'architecture et elle a beaucoup des mêmes morceaux", a déclaré Sidders, "les mêmes blocs de construction que nous faisons depuis très longtemps. C'est juste que les morceaux sont en quelque sorte mis en place une orientation différente." Il a souligné le eS9000r et, à l'exception du moteur électrique et de ses composants, "C'est toujours un différentiel S130 à l'intérieur d'un boîtier S130 avec des roulements assortis." Les directives de conception et la validation sont également appliquées à leurs entraînements électriques, tout comme ils le font pour leurs essieux, moteurs électriques et onduleurs depuis la création de l'entreprise il y a près de 100 ans.

"C'est un peu plus comme si le marché commercial était un peu plus à l'aise avec l'un par rapport à l'autre en ce moment, dans certains cas", a ajouté Frenznick, "Mais dans d'autres cas, ils sont à 100% pour les essieux électriques intégrés. Il n'y a pas de seuil ou l'appétit de ne pas réussir et d'avoir des concessions sur la durabilité ou la robustesse et nous devons adopter le même état d'esprit ferme sur la façon dont nous allons concevoir, comment nous allons valider et nous assurer qu'aucun raccourci n'est pris.

Il est intéressant de regarder l'espace des véhicules utilitaires et de le comparer à l'espace des passionnés où les propriétaires convertissent leurs propres véhicules en électricité. Tout comme les passionnés, il n'y a pas qu'une seule bonne réponse. Les véhicules construits à cet effet ou modernisés avec de l'énergie électrique dans l'une ou l'autre industrie sont toujours une sorte de Far West. À première vue, nous allons continuer à voir à la fois des moteurs à entraînement central et à essieu électrique dans l'espace commercial pendant un certain temps. Au moins jusqu'à ce que l'essieu électrique devienne moins cher, car avec des entreprises comme Meritor, Allison Transmission et Dana Incorporated qui les construisent, la fiabilité est déjà là. Une fois que ce coût sera réduit pour les fabricants, attendez-vous à ce qu'un plus grand nombre d'entre eux passent aux essieux électriques, tout comme les fabricants "civils" le font depuis plusieurs années maintenant. Jusque-là, il va être amusant de regarder et de voir les innovations qui se développent pour les deux types de solutions électrifiées.