非公路设备的电气化之路：电动重型设备 vs 道路电动汽车

道路电动车辆（EV）的研发与应用已成为全球企业重点布局领域，其转型相对平稳，且需求持续攀升；但重型设备的电气化进程推进较为迟缓，并面临着独特的工程挑战。

‌道路电动汽车领域的哪些经验可迁移至该创新领域？非公路车辆又有何不同？

设计电动重型设备是一项独特的挑战

锂离子电池、冷却系统、扭矩控制，以及通过集成软件与能源管理系统实现的优化技术，均在道路电动汽车技术竞赛中取得巨大进步。这一进展进而推动制造商加速研发开创性的非公路解决方案。但开发这类设备将面临独有的工程挑战。

非公路车辆在严苛环境下运行，其持续运行时间、功率输出及耐久性均为关键指标。道路电动汽车受益于成熟的充电网络和可预测路线，而电动重型设备则需在偏远地区、多工况环境中可靠运行，适应各类应用需求。因此，道路与非公路车辆电动化的核心差异体现在哪些方面？

电池集成、尺寸和功率密度

电动重型机械因作业能耗高，所需电池容量显著大于乘用电动车。一辆电动汽车的电池包容量通常为30-100 kWh，而一台工程机械（如电动挖掘机或轮式装载机）则需180-400 kWh的电池包，部分场景甚至高达700 kWh。此类高容量电池的集成设计必须平衡功率密度与重量分布，并兼顾动态载荷及振动因素。

热管理复杂度亦随之提升。非公路作业使电池持续暴露于高振动水平、极端温度以及粉尘或碎屑侵入的环境中，因此需配备先进冷却系统与防护性外壳，以避免过热及损坏。

‌电动非公路车辆制造商采用及研发的电池配置差异显著，因此尚无通用解决方案——转型对长期总拥有成本（TCO）的影响仍有待充分评估。一些工程电动车辆虽已在电池包内集成了减振解决方案，其他制造商仍选用更传统的配置——通过增添底座实现与车体结构的必要隔离。

充电基础设施与充电间隔时间

与可接入快充网络的道路电动汽车不同，电动重型机械常在充电基础设施受限或缺失的偏远作业区运行，这使得充电调度成为工程与采矿领域车队电动化的重大阻碍。

‌当前研发与探索的解决方案包括：‌
● 换电系统‌——支持快速更换已耗尽的电池，最大限度减少停机时间。
● 现场快充方案——专为工业应用设计的高压直流快充桩，可在数小时内（而非整夜）为大型电池包充电。一些采矿作业区正采用● 太阳能板产生的本地化能源为设备充电。
● 混合动力方案——一些制造商正在探索柴电混合动力机型，以延长作业时间且不完全依赖充电基础设施。

性能指标的差异

道路电动汽车的核心功能是完成人或货物从A地到B地的运输，而非公路车辆需满足多样化作业需求。因此，电动重型工程机械必须适应不同的性能要求，这使其向100%全电动驱动的转型更具挑战性。

罗兰贝格高级合伙人Wilfried Aulbur博士指出，紧凑型设备（如小型挖掘机）是电动车辆的理想应用对象，因其作业周期中的功率密度波动较小。对于大型重型设备应用，他推荐采用混合动力技术，该技术方案不仅能提供显著的运营成本优势及性能稳定性，同时一些原始设备制造商（OEM）更宣称可降低燃料消耗超过25%。

但这并不意味着不存在高性能的纯电动解决方案。随着众多制造商持续投入研发，这些重型电动设备在性能上比肩混合动力机型只是时间问题。

严苛工况下的稳定运行

非公路设备性能的另一关键要素在于其耐受极端环境的能力——无论是在北方市场建筑工地的严寒环境下，还是在采矿作业区的高温工况中。

这给电池驱动设备带来了独特挑战。例如，内燃机（ICE）运行时产生的废热可用于加热液压流体及驾驶舱内部空间，而电动动力系统在寒冷气候下则需额外配置供暖系统。

相较于传统内燃机设备，电动车辆还包含更多易损且高价值的部件。从电池包、电机到传感器与雷达，这些贵重部件的损坏风险使减振解决方案成为不可或缺的配置。

操作员舒适度与安全性

在非公路应用中，电动化转型存在一个较少被提及但至关重要的优势：提升驾驶员舒适度，这直接影响现场安全。振动与噪声是常见的不适源，会增加非公路车辆操作风险。向电池动力的转型正是应对这项挑战并将减振解决方案作为标配的重要机遇。 

通过有效置放橡胶隔振器，电动重型机械产生的振动噪音水平显著低于柴油动力设备，可减轻驾驶员在长时作业中的疲劳。

同样，废气排放的消除改善了空气质量，既提高了建筑工地的安全性，又降低了其对环境的影响。

非公路设备的电气化之路

随着减排法规日趋严格与可再生能源成本持续下降，电动重型设备的发展正全面加速。投资该领域的企业亟需应对基础设施配套、电池性能优化及运营调度系统的三重挑战。

然而，其带来的减排、运营成本降低和工地环境改善等优势使转型成为必然。

重型机械的电气化与电动汽车的普及已不再是“是否可行”的问题，而是“推进速度”的问题。随着技术进步，建筑、采矿和农业等行业必须致力于实现零排放作业现场，并与制造商合作确保机械设备满足现场所需的高性能标准。

适应未来的工程

尽管道路电动汽车已开辟先河，但非公路车辆的电气化转型需要工程智慧以精准适配差异化需求与特定工况场景。

特瑞堡专家融合深厚的非公路车辆知识及减振技术专长，为广泛的工程挑战和电气化机遇提供支持。