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May 14, 2023

商用EVの電力戦争の勝者は何でしょうか? E

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フォード F-150 ライトニングのような軽量電動ピックアップ トラックを見てみると、自動車業界の民間側が、車軸に電気モーターを取り付けることがベスト プラクティスであると宣言していることがわかります。 トリクルダウン技術や設計の何らかの手段によって、商用車側も同じ道をたどると考える人もいるでしょう。 結局のところ、そうではなく、その証拠はカリフォルニア州アナハイム、ディズニーランドの向かい側で開催された 2023 年の先進クリーン輸送 (ACT) エキスポほど明確ではありませんでした。 私たちは、Dana Incorporated、Hexagon Purus、および Motiv Power Systems に話を聞いて、ほとんどの電動商用車が、車軸と一体化したモーターのパッケージング効率を無視して、伝統的にエンジンが搭載されていた場所に依然として電源を搭載している理由を調べました。

最近、電動化とカーボンレス燃料が商用車にとって大きな推進力となっており、特にカリフォルニアなどの州が ICE を搭載した中型および大型車の新規販売を 2036 年までに禁止する予定であることから、競争はどうなるのかを見極め始めています。この新しい規制を満たす最善の方法です。 大きな戦いはオール電化か水素電気のどちらを選択するかだと思われるかもしれませんが、起こっているのはそれだけではありません。 電気モーターをどこに配置するかの選択は、さまざまな意味で、バッテリーに電力を供給するものと同じくらい激しい議論が交わされています。 私たちが発見したのは、商用車メーカーは、車軸に接続されているドライブシャフトやトランスミッションなどの従来のコンポーネントを使用して、シャーシに取り付けられたモーター（「セントラルドライバー」または「セントラルマウント」モーターとして定義される）に電力を供給することが適切であるかどうかをまだ決定しようとしているということです。中型または大型の車両を構築する方法、またはその車軸にモーターを直接取り付けること（「e-アクスル」にする）がより良い方法である場合。 eアクスルが新しすぎてほとんど理解されていないため、それは単純ではありません。 これは、車両設計者が何のために作りたいのかを示すケースでもあります。

一部のビルダーは、e アクスルの総合的な信頼性をまだそれほど信頼していません。 Motiv Power Systems は、カリフォルニア州フォスターシティに拠点を置く、裸のシャーシと商用バンの製造会社です。 同社は、オハイオ州メーソンにあるビジネスサービス会社シンタスとの独占契約を発表したばかりである。この会社は1968年から存在しているが、電気商用バンの使用には、維持費の削減やドライバーの健康で幸せな生活など、環境要因を超えた大きな特質があることがわかった。 ドライバーは、一日の終わりには販売員としても機能します。

Motiv は 2009 年に創業しており、なぜ Motiv が商用車をゼロから構築しているにもかかわらず、電動化と組み合わせてレガシーコンポーネントを使用することを選択したのかについて、CEO の Tim Krauskopf と CTO 兼創設者の Jim Castelaz に話を聞きました。 「ほとんどが歴史的な信頼性です」とクラウスコップ氏は私たちに説明しました、「私たちは標準的なデイナ・ディファレンシャルを使用しており、アクスル、ブレーキシステム、デフ、ドライブシャフトには何十年も前の信頼性がないものは何もありません。モーター「この製品は、世界トップ 5 に入るモーター メーカーの製品です。私たちはそれらを新しいアプリケーションに組み込んでいるだけですが、コンポーネントごとに信頼性を構築しているので、稼働率が非常に高いことが確認できます。」

クラウスコップフ氏は電動アクスルの使用を完全に否定するわけではないが、「しかし、私は他の誰かがモルモットになって、商業業界で最初にそれをやってほしいと思っている。」 Motiv の顧客にとって、それは彼らが探しているものでもあります。なぜなら、「トラックが故障しているのに、最新のものに何の意味があるでしょうか? 彼らは収益を失っているのです。」

カステラーズ氏はまた、Motiv が e-アクスルではなく中央駆動モーターを採用した理由としてコストを挙げています。 「私たちは電動アクスルについて多くの検討を行ってきました。私たちにとって、信頼性とコストがいつ中央ドライバーに匹敵するようになるかが重要だと思います。そうなったとき、私たちはそれを実現します」と彼は言います。 「それに移行します。私たちは、できる限り最も信頼性が高く、最もコスト効率の高いソリューションを常にお客様に確実に提供したいと考えています。」

その立場には非常に意味があります。 剥がされたシャーシ、またはカステラズが Motiv のボディレス製品と呼ぶのを好むスケートボード シャーシのトランスミッションを超えたドライブライン コンポーネントを見ると、見えるのはすべて標準化された防弾部品だけです。 ほぼすべての商用トラックは、同様の外観と堅牢なコンポーネントを使用しています。 これは、荷物の重量に対処するだけでなく、ドライブラインがシャーシと同じかそれ以上長持ちするようにするためでもあります。 Motiv は 13 年間事業を続けてきたにもかかわらず、インバーター、充電器、モーター コントローラーがすべて 1 つにまとめられた、電力システム全体を制御する単一モジュールに移行したばかりです。商業産業。 テスラが何十年にもわたって正しく理解してきたことは、思考が現実世界に引き起こす可能性がある不利益にもかかわらず、テスラは商用車のように収益に依存しておらず、もう少し自由に実験することができます。

私たちが話を聞いたのは、Hexagon Purus とそのシステム担当副社長の Todd Sloan です。 Hexagon Purus は Hexagon Agility の姉妹会社で、ガスエネルギー生産を利用して水素や再生可能天然ガス (RNG) 電気自動車などの動力を生成しようとしている商用車向けのタイプ 4 複合タンクとコンポーネントを製造しています。 Hexagon Purus は完全な車両システムに注力し、燃料電池や BEV 用のバッテリー、水素貯蔵、モーターに取り組んでいます。 彼らは大手商用車メーカーと協力してこれらの車両を製造するためのソリューションを開発しており、特に e-アクスルの使用に興味を持っています。 「数年前に遡りますと、アクスルは非常に新しいものでした。私たちが初めて e-アクスルに関わったのは、ダイムラー イノベーション フリートで、電動化をサポートしたときでした」とスローン氏は言いました。 M2S とフレイトライナー eCascadia で高電圧バッテリー システムを開発しました。」 このアクスルは、今年初めにカミンズと提携した商用車分野の大手電動アクスルメーカーの 1 つであるメリトール社製のものです。 「最終的には非常に耐久性が高くなりました。しかし同時に、多くの企業が中央駆動モーターを使用する車両を発表していました。」とスローン氏は言いました。

同氏はまた、これらの中央ドライバーは安価で従来のコンポーネントで動作することも指摘したが、eアクスルは「車輪を駆動するためのより効率的な方法だ。我々は『より効率的になる可能性があるより難しいことをやろう』と考えた」と述べた。スローン氏は続けて、eアクスルが最終的にどのように安くなるのかについて説明した。「長期的には部品点数が減るので安くなる。ドライブシャフトをなくすメリットは、フレームレールに空きスペースができることだ。 」 次に彼は、中央のフレーム レールを空けることでバッテリー用のスペースが増えるだけでなく、フレーム レールの側面にバッテリー パックがぶら下がっていないため、商用車業界にとって重要なものを追加できることを披露しました。 たとえば、電動道路清掃車の側面に油圧操作のブラシを追加する余地がさらに広がりました。 飲料の配達用バンをお持ちの場合は、サイド ドアを地面まで伸ばすことができるため、台車に木箱を積み上げるのが簡単になります。 ブームトラックは、シャーシの側面にアウトリガーを取り付けることができます。 等々。

しかし、私たちの注目を集めたユースケースの 1 つは、トヨタ傘下の商用車メーカーである日野自動車のコンセプト クラス 8 セミでした。 これは、Hexagon Purus と提携して、XL 4x2 トラクター キャブ シャーシの電動バージョンを開発するために行われました。 興味深いのは、528 kWh の大容量バッテリー パックを搭載しながら、このクラス 8 がいかに短いかということです。なぜでしょうか? センタードライバーではなくeアクスルを使用する。 この構成では、このトラックの航続距離は約 250 マイルとなり、直線トラックを使用できない、または使用したくないラスト マイルの車両にとっては十分以上です。

「飲料の販売業者や食料品の配達、あるいはトレーラーが必要だが狭いコーナーに進入できないものなど、直線トラックの代わりにトレーラーが必要なあらゆるものに、このコンセプトは完璧な応用となるだろう」とスローン氏は語った。 メリトール e-アクスルを使用する代わりに、この日野はアリソン トランスミッション (はい、アリソン トランスミッション、シボレー デュラマックス ファン) eGen Power 100D e-アクスルを使用しています。 これは、最大トルク出力 3​​4,665.42 lb-ft の 2 速ギアボックスを備えたデュアルモーター e-アクスルであり (おそらく、この数値にはギアの乗算の影響があり、GMC がハマー EV で行ったのと同じ数値ゲームを行っているためです)、最大出力は 650 ボルトで 871.66 馬力ですが、最大 900 ボルトまで耐えることができます。

「しかし、もう一度言いますが」とスローン氏は続けた、「中央の駆動モーターを持たないことで、実際にこのホイールベースをさらに短縮して、狭い方向転換と回転半径を必要とする顧客向けのスタビートラックを作ることができることがわかります」これと同じくらい強力な中央駆動モーターがある場合、それ自体がかなり大きくなり、それでもドライブシャフトが必要になります。」 中央のドライバーが後方に取り付けられるように取り付けたとしても、後方に何かが突き出ているため、ホイールベースが短いことを利用できません。」 もちろん、より長い航続距離が必要な場合は、これを使用することもできます。車軸と水素燃料電池を使用して 1,000 マイルを超えると、このようなデイ キャブではなくスリーパー キャブ トラックに宿泊できるように、より長いホイールベースが必要になります。

商業分野で有名なメーカーといえば、両方のデザインを活用しているブランドの 1 つが Dana Incorporated です。 そう、あなたのジープ ラングラーやグラディエーターに、誰もが欲しがるダナ 44 アクスルを供給しているのと同じダナです。 オハイオ州に本拠を置くこのブランドは、フィルターから車軸に至るまで、商用車業界向けの多くのコンポーネントも製造しており、その専門知識はこの議論にぴったりと当てはまります。 この伝説的なブランドが何を目指しているのかを知るために、Dana の商用車エンジニアリング担当シニア ディレクターである Jeremy Frenznick と、Dana のアドバンスト パワートレイン アプリケーション エンジニアリング担当シニア マネージャーである Jason Sidders に話を聞きました。 ネタバレ注意ですが、それは中央ドライバーと電動アクスルの両方であることが判明しました。

「当社には、統合された e アクスルのスタンドポイントであるだけでなく、ダイレクト ドライブまたはギア付きセントラル マウントのいずれであっても、セントラル マウント上のソリューションもあります。しかし、当社のお客様は、進化のさまざまな段階にあります。新しいデザインを構築することに喜んで取り組んでいます。」 まったく新しいトラックを製造するのではなく、代わりに既存のトラックを改造してこれらの新しい基準を満たす顧客もいます。 「中央マウントは、フレームレールの間に既存の設置面積があり、迅速に何かを行う必要がある場合の改造に最適です。」とフレンズニック氏は付け加えました。「私たちは中央マウントと e-アクスルの両方を設計したので、顧客が何を求めているかに応じてそれらのソリューションを提供します。」

デイナにとっても、e-アクスルはまったく新しい設計ではなく、アクスルやハウジング自体も既存の商用トラックの部品から作られています。 モーターが追加されただけが新しいです。 「このアーキテクチャを見てみると、同じ部品がたくさんあるのです」とシダース氏は言いました。「私たちが本当に長い間やってきたことと同じ構成要素です。ただ、部品や部品が何らかの形で組み込まれているだけです」違う方向性。」 彼は eS9000r を指摘し、電気モーターとそのコンポーネントを除けば、「これは依然として、対応するベアリングを備えた S130 ハウジング内の S130 ディファレンシャルです。」と述べました。 設計ガイドラインと検証は、同社が約 100 年前の創業以来、車軸、電気モーター、インバーターに対して行ってきたのと同じように、電気ドライブに対しても行われています。

「商業市場は、場合によっては、現在、一方と他方のどちらを使用するかについて、もう少し快適になっているような気がします」とフレンズニック氏は付け加えました。「しかし、場合によっては、すべて統合型電動アクスルが 100% である場合もあります。しきい値はありません」あるいは、成功せず耐久性や堅牢性に関して譲歩したいという欲求もあり、私たちはどのように設計し、どのように検証し、近道がないことを確認するかについても、同様の確固たる考え方を持たなければなりません。」

商用車スペースを見て、オーナーが自分の車を電動化している愛好家スペースと比較するのは興味深いことです。 愛好家と同じように、唯一の正解はありません。 どちらの業界でも、専用に作られた車両や電力を改造した車両は、依然として西部開拓時代のようなものです。 見た目からすると、しばらくはセントラルドライバーとeアクスルモーターの両方が商業分野で見られ続けることになるでしょう。 少なくともeアクスルが安くなるまでは、Meritor、Allison Transmission、Dana Incorporatedのような企業がeアクスルを製造しているため、信頼性はすでに存在している。 メーカーのコストが下がれば、「民間」メーカーがここ数年そうしてきたように、より多くのメーカーが電動アクスルに切り替えることが予想される。 それまでは、両方のタイプの電動ソリューションで開発されるイノベーションを観察するのは楽しいでしょう。