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约翰迪尔柴电混动系统剖面图。（约翰迪尔）
混合动力技术因其能够提升性能和降低排放的优势，受到了一些非道路专用车辆制造商的青睐。约翰迪尔就是其中之一。越来越多的非道路专用车辆选择采用传统内燃机搭配额外混动技术。约翰迪尔电动车产品经理Grant Van Tine在SAE 8月22日举办的网络研讨会中提到：“非业内人士经常会问我们，‘为什么约翰迪尔不直接把所有车辆都电动化？’我们的回答是因为目前的纯电动车还存在许多瓶颈。”Van Tine和Eaton Mobility Group技术规划与政府事务总监Mihai Dorobantu博士在一场题为“混动技术在未来非道路车辆中的重要作用（The Future Role of Hybrids in Off-Highway Vehicles）”的研讨会上，通过列举事实和数据并分享实际应用与开发案例，论述了混动技术在当今时代的重要性。自2015年起，约翰迪尔的944 X-Tier电动轮式装载机就一直采用混动系统，而非纯电动系统。这样做的理由非常充分。Van Tine解释道：“即便电池能提供足够的车载电量，但同时也会大幅增加装载机的体积。现在的装载机根本无法容纳一块重达54,000磅（24,500 kg）的电池组。”Van Tine表示，如果给当前的944装载机搭载纯电动系统，那么在12小时的工作班次中就需要多次充电。此外，纯电装载机的成本也将是现有混动机型的3至4倍。“这对任何人来说都不切实际。”他补充道。
目前版本的944 X-Tier轮式装载机的动力系统采用了一台13.5升的约翰迪尔柴油发动机，输出功率为536马力（400 kW），可在一个有限的速度范围内或恒定速度下运行。输出轴连接到一个内置液压泵和两台发电机的变速箱，可将发动机的旋转力转化为三相交流电。整个系统不涉及机械传动。最后，每个车轮的电机都会将交流电重新转化为主减速器中的旋转力和扭矩。而电力电子设备则根据操作员的指令控制传动系统。
Van Tine表示，在特定情况下，回收的能量可在系统中再次利用。“在卡车装载等应用场景下，我们的燃油消耗量较传统柴油装载机最多可降低33％。”此外，采用电驱动系统还能延长设备的轮胎寿命，这对在采石场作业的车辆尤为关键。“在采石场这种高磨损环境中，车轮打滑会加剧轮胎磨损。通过对每个车轮单独控制，便可在车轮打滑时限制其扭矩，从而有效延长轮胎的使用寿命。”Van Tine解释道。Grant Van Tine 说，约翰迪尔在电驱动轮式装载机方面的经验可以追溯到 2013 年，当时首次推出了 644 X-Tier 机型。公司目前有四款 X-Tier 混合动力装载机。（SAE/Ryan Gehm）约翰迪尔944和644 X-Tier电动车型的累计客户使用时长已达300多万小时。今年早些时候，约翰迪尔还推出了新的X-Tier装载机型号——744和824，而850 X-Tier推土机也即将上市。Van Tine表示：“我们从这些车型中汲取了许多宝贵经验，并会将这些经验应用到未来的电动车型和纯电动项目中。”此外，混动技术在减排方面的表现也十分出色。对比柴电混动、使用可再生燃料的柴电混动和纯电动三种系统的碳排放数据发现，每种系统相较于传统柴油发动机均实现了两位数的碳减排优势。例如，同样运行2,500小时，使用可再生燃料（R100）的发动机相比传统柴油发动机预计可减少74%的碳排放。约翰迪尔的碳排放计算基于设备的远程信息数据和阿贡国家实验室GREET模型（温室气体排放、排放控制和能源使用技术）的燃料排放因子。Van Tine指出：“我们认为，没有任何一种单一解决方案能脱颖而出，并适用于所有应用场景。”此外，他还强调了非道路车辆内燃机结合可再生燃料、混动技术和纯电动技术的重要性。Van Tine表示：“我们将继续加大内燃机技术的研发力度，同时从压燃和点燃两方面寻找解决方案，从而使未来的多种可再生燃料得以使用。”
过去几年，混动技术的发展几乎停滞不前。但伊顿集团的Dorobantu表示：“如今的混动技术因其降低油耗和提升性能的优势在专用车辆领域找到了用武之地，这和15年前的情况大相径庭。”伊顿集团与美国陆军合作研发了一种在减排和性能两方面远超传统动力总成的新技术。这款混动变速箱本质是一种电动换挡的AMT变速箱，目前正在进行多项实地测试。Dorobantu表示：“这是一种全新架构。这款混动变速箱可在两种标准混动模式间相互切换。某些操作模式下，电力会首先传入变速箱，而在其他模式下，电力则直接传到传动轴。” “在未来，20%~30% 的重型车辆可能会采用全电动或氢燃料。”Mihai Dorobantu说：“但未来使用混合动力技术的低排放卡车的普及率也会更高。”（伊顿）这款混动变速箱未来可能会在军事和专用车辆中得以应用。Dorobantu解释说：“在泥泞或陡坡等恶劣的启动条件下，传统变速箱在换挡时需中断扭矩，这可能会导致车辆熄火或向后溜车。”初步测试结果表明，该AMT变速箱能在第三挡纯电动模式下让一辆36吨重的车在60%坡度上顺利起步，无论是前行还是倒车都能实现。这款混动变速箱还展现了速度低于2 mph（3.2 km/h）时优异的低速操控能力，并且从0加速至55 mph（89 km/h）的时间比传统变速箱快了1.25倍。Dorobantu解释道：“电动扭矩有助于提升加速度。例如，使用传统变矩器自动变速箱从0加速到55 mph需要60多秒，而采用这款AMT变速箱仅需50秒就能实现。”与传统变速器相比，伊顿的P2/P3混动变速器可减少20-30%的碳排放，并提供更高水平的性能。（伊顿）测试结果还表明，这款混动变速箱可减少20%到30%的碳排放，但目前尚未公布有关该AMT变速箱的量产计划。政府法规要求到2030年，卡车车队的碳排放必须减少40%。Dorobantu表示：“实现这一目标有多种途径。”他指出，一辆纯电动车的减排效果相当于三辆混动车。“从行业角度看，通过部署大量混动车队以实现碳减排目标的速度要比纯电动车快得多。”![]()
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