短途和长途卡车运输：迈向零排放的未来
随着基于传感器的技术使柴油发动机更加高效，并且锂离子电池和氢燃料电池可替代石油，卡车运输变得越来越绿色。
货运对我们的生活方式至关重要。长途卡车将所需物品快速，经济地运送到需要的地方，而短途卡车则穿越仓库和商店之间的最后一英里。可以公平地说，没有卡车就不可能实现我们所知道的生活。但是，尽管卡车运输可能是必不可少的，但它伴随着与柴油机排放相关的环境成本。世界各地的标准越来越严格，一些欧洲公司正在考虑完全禁止基于碳的排放。
如今，商业运输行业正在通过使用排放控制系统（ECS）使柴油发动机更环保。传感器是ECS中的关键组件，用于检测柴油机排放液的质量和水平，并测量减少后处理排放系统中污染物所需的压力和温度。尽管更清洁的柴油发动机是一种进步，但它们仍会产生基于碳的排放。未来可能是依赖更清洁能源形式的新技术。锂离子电池和氢燃料电池是两种这样的技术。
锂离子电池技术
锂离子化学是市场上最常见，增长最快的电池技术。锂离子电池没有记忆，也不需要完全放电。典型的商业运输业电池的电压范围为300至600伏。为了获得这些较高的电压，需要制造较小的电池单元，将其堆叠成多个堆叠，然后封装在一起以创建更高电压的电池。
该技术相对简单。当车辆运转时，激活放电循环，在该放电循环中，阳极中的锂离子原子被离子化并与其电子分离。然后，锂离子从阳极移动并通过已知的电解质到达阴极，在阴极与电子重新结合并被电中和。在此过程中，锂离子电池能够产生非常高的电压并具有电荷存储能力，因此在接触这些电池时必须格外小心。
在过去的几年中，锂离子已经成为新一代电动，混合动力和插电式混合动力汽车的首选电池化学成分，包括特斯拉和其他专门针对长途卡车运输业的开发工作。电动汽车的电池性能继续稳步提高，但是仍然需要解决一些关键参数，以实现有效，高效的电池管理系统。安全是最重要的，但是包装，性能和成本也起着同样重要的作用。还必须考虑热管理，以避免潜在的火灾隐患。要注意的另一个关键因素是，这些电池目前的能量密度比汽油低约100倍。
氢燃料电池技术
一种有希望的新解决方案是由Nikola Motor Company开发的由氢燃料电池驱动的全电动长途卡车。Nikola计划在2021年开始生产Nikola One，到2028年将有14,000辆氢动力卡车在路上。尽管氢燃料电池背后的技术可能很复杂，但科学是相当基本的电化学过程。
Nikola工程师最初与TE Connectivity接触以讨论其DEUTSCH产品线，此后，还与TE一起确定了包括传感器，信息娱乐系统和高压电缆组件在内的连接解决方案。
首先，氢气与燃料电池内部的阳极相遇。阳极与催化剂一起将氢分成两部分，产生带正电的氢离子（即质子）和电子。质子受到阴极的吸引，穿过电解质膜，而无法穿过膜的电极则流经燃料电池外部的电线，最终到达阴极并完成电路。在阴极，两个氢粒子都与空气中的氧气混合，在水中形成水并产生电流。因此，由氢燃料电池产生的唯一排放产物是蒸馏水。
氢燃料电池会产生电流，只要油箱中有氢，氢燃料电池就会继续为电池充电。尼古拉表示，一辆重达70公斤的油箱的卡车预计行驶500-800英里。
氢燃料电池已经用于叉车和港口卡车中，为尼古拉一号等更具挑战性的全电动8类卡车铺平了道路。
这张Nikola One变速箱的特写照片展示了TE Connectivity的高压电缆，该电缆可帮助氢燃料电池为卡车的电池充电并为传动系统供电。
电气化和连通性
对于成功引入重大创新（例如全电动8级卡车）而言，安全性和可靠性至关重要。要实现能够提供这种故障安全性能的电气化和连通性解决方案，将要求商业运输业的供应商采用系统级方法来解决问题。理想的解决方案将有效地结合高科技传感器和互连技术，以创建最具成本效益，坚固耐用且优雅的集成设计。
TE Connectivity的电气化和连接解决方案可在Nikola的无排放超高性能商用卡车中的多个关键系统中提供故障安全性能。
互连技术
连接器和电缆是高压锂离子和氢燃料电池汽车技术的电气化系统中的主要组件。例如，经过特殊设计的高压连接器可有效消除在取消配合过程中端子之间产生破坏性电弧的可能性，从而保护系统免受高压电势的影响。它们还提供完整的360°屏蔽，以防止由于大电流切换而产生的电磁脉冲和干扰（EMP和EMI）干扰关键电路。
电动汽车的连接器和电缆必须在恶劣的道路环境中以高度的耐用性和可靠性运行。电缆绝缘层，例如，不仅必须能够承受高电压，而不产生电弧，它也必须是不透在发动机舱区域通常使用的流体，由电流流动产生的耐高温，并且被完全屏蔽，以防止在电缆的整个长度上产生EMI干扰。系统电缆还必须与连接器解决方案完全兼容，以确保尽可能高的性能。
此外，当今的卡车运输行业在引擎盖下使用了许多先进的电子系统，这些系统不仅要求在车辆内而且还要求第三方服务提供商可靠地高速传输数据，这增加了数据传输需求清单的安全性。这些系统中使用的连接器解决方案必须小巧，轻巧，坚固，可靠，并且能够以完整的精度高速传输数据。
TE Connectivity的AMP + HVP 800（如图）和AMP + HVP 1100高压连接器系统具有很高的灵活性，为混合动力和电动汽车设备应用提供了广泛的选择。
感测器
传感器技术，包括旋转变压器，温度，电流，湿度，流体质量，流体液位，位置和压力传感器，对于各种电机应用的可靠性能至关重要。传感器可确保全电动长途卡车在弯道附近的稳定性。Nikola One上的每个车轮都有自己的车轮马达，在进行弯道和转弯时，能够独立控制车轮，以使弯道内侧的车轮转动速度比外侧的车轮慢，从而减少了摆尾或翻车的可能性。这些独立的车轮电动机由传感器网络通知，该传感器网络每秒对每个车轮，方向盘，制动器和油门踏板的数据进行数千次采样，计算每个车轮应如何响应，并将该数据传输到卡车的车载计算机。
TE Connectivity的AST4300不锈钢压力变送器/变送器具有极具吸引力的性价比，坚固的结构非常适合用于危险区域的应用，包括氢燃料系统。
实现无排放的未来
商业运输行业的领导者正在对锂离子和氢燃料电池技术进行令人印象深刻的改进，但他们仍必须解决另一个关键方面：建立一个基础设施，以方便，可靠且具有成本效益的方式进行加油。
锂离子电池技术的当前计划是建立越野充电站，该充电站能够在较短的时间内为电动汽车电池充电。目前氢燃料电池技术的计划是在全国各地的卡车停靠站建立由电网和其他形式的绿色能源驱动的氢生产工厂网络。
全电动8类卡车的前景看好，并有望在相对不久的将来提供一种更实惠，更高效，可持续和更有利可图的卡车运输方法。
【摘自Bishop杂志，作者：Joe Bolewitz，November 5, 2019】
货运对我们的生活方式至关重要。长途卡车将所需物品快速，经济地运送到需要的地方，而短途卡车则穿越仓库和商店之间的最后一英里。可以公平地说，没有卡车就不可能实现我们所知道的生活。但是，尽管卡车运输可能是必不可少的，但它伴随着与柴油机排放相关的环境成本。世界各地的标准越来越严格，一些欧洲公司正在考虑完全禁止基于碳的排放。
如今，商业运输行业正在通过使用排放控制系统（ECS）使柴油发动机更环保。传感器是ECS中的关键组件，用于检测柴油机排放液的质量和水平，并测量减少后处理排放系统中污染物所需的压力和温度。尽管更清洁的柴油发动机是一种进步，但它们仍会产生基于碳的排放。未来可能是依赖更清洁能源形式的新技术。锂离子电池和氢燃料电池是两种这样的技术。
锂离子电池技术
锂离子化学是市场上最常见，增长最快的电池技术。锂离子电池没有记忆，也不需要完全放电。典型的商业运输业电池的电压范围为300至600伏。为了获得这些较高的电压，需要制造较小的电池单元，将其堆叠成多个堆叠，然后封装在一起以创建更高电压的电池。
该技术相对简单。当车辆运转时，激活放电循环，在该放电循环中，阳极中的锂离子原子被离子化并与其电子分离。然后，锂离子从阳极移动并通过已知的电解质到达阴极，在阴极与电子重新结合并被电中和。在此过程中，锂离子电池能够产生非常高的电压并具有电荷存储能力，因此在接触这些电池时必须格外小心。
在过去的几年中，锂离子已经成为新一代电动，混合动力和插电式混合动力汽车的首选电池化学成分，包括特斯拉和其他专门针对长途卡车运输业的开发工作。电动汽车的电池性能继续稳步提高，但是仍然需要解决一些关键参数，以实现有效，高效的电池管理系统。安全是最重要的，但是包装，性能和成本也起着同样重要的作用。还必须考虑热管理，以避免潜在的火灾隐患。要注意的另一个关键因素是，这些电池目前的能量密度比汽油低约100倍。
氢燃料电池技术
一种有希望的新解决方案是由Nikola Motor Company开发的由氢燃料电池驱动的全电动长途卡车。Nikola计划在2021年开始生产Nikola One，到2028年将有14,000辆氢动力卡车在路上。尽管氢燃料电池背后的技术可能很复杂，但科学是相当基本的电化学过程。
Nikola工程师最初与TE Connectivity接触以讨论其DEUTSCH产品线，此后，还与TE一起确定了包括传感器，信息娱乐系统和高压电缆组件在内的连接解决方案。
首先，氢气与燃料电池内部的阳极相遇。阳极与催化剂一起将氢分成两部分，产生带正电的氢离子（即质子）和电子。质子受到阴极的吸引，穿过电解质膜，而无法穿过膜的电极则流经燃料电池外部的电线，最终到达阴极并完成电路。在阴极，两个氢粒子都与空气中的氧气混合，在水中形成水并产生电流。因此，由氢燃料电池产生的唯一排放产物是蒸馏水。
氢燃料电池会产生电流，只要油箱中有氢，氢燃料电池就会继续为电池充电。尼古拉表示，一辆重达70公斤的油箱的卡车预计行驶500-800英里。
氢燃料电池已经用于叉车和港口卡车中，为尼古拉一号等更具挑战性的全电动8类卡车铺平了道路。
这张Nikola One变速箱的特写照片展示了TE Connectivity的高压电缆，该电缆可帮助氢燃料电池为卡车的电池充电并为传动系统供电。
电气化和连通性
对于成功引入重大创新（例如全电动8级卡车）而言，安全性和可靠性至关重要。要实现能够提供这种故障安全性能的电气化和连通性解决方案，将要求商业运输业的供应商采用系统级方法来解决问题。理想的解决方案将有效地结合高科技传感器和互连技术，以创建最具成本效益，坚固耐用且优雅的集成设计。
TE Connectivity的电气化和连接解决方案可在Nikola的无排放超高性能商用卡车中的多个关键系统中提供故障安全性能。
互连技术
连接器和电缆是高压锂离子和氢燃料电池汽车技术的电气化系统中的主要组件。例如，经过特殊设计的高压连接器可有效消除在取消配合过程中端子之间产生破坏性电弧的可能性，从而保护系统免受高压电势的影响。它们还提供完整的360°屏蔽，以防止由于大电流切换而产生的电磁脉冲和干扰（EMP和EMI）干扰关键电路。
电动汽车的连接器和电缆必须在恶劣的道路环境中以高度的耐用性和可靠性运行。电缆绝缘层，例如，不仅必须能够承受高电压，而不产生电弧，它也必须是不透在发动机舱区域通常使用的流体，由电流流动产生的耐高温，并且被完全屏蔽，以防止在电缆的整个长度上产生EMI干扰。系统电缆还必须与连接器解决方案完全兼容，以确保尽可能高的性能。
此外，当今的卡车运输行业在引擎盖下使用了许多先进的电子系统，这些系统不仅要求在车辆内而且还要求第三方服务提供商可靠地高速传输数据，这增加了数据传输需求清单的安全性。这些系统中使用的连接器解决方案必须小巧，轻巧，坚固，可靠，并且能够以完整的精度高速传输数据。
TE Connectivity的AMP + HVP 800（如图）和AMP + HVP 1100高压连接器系统具有很高的灵活性，为混合动力和电动汽车设备应用提供了广泛的选择。
感测器
传感器技术，包括旋转变压器，温度，电流，湿度，流体质量，流体液位，位置和压力传感器，对于各种电机应用的可靠性能至关重要。传感器可确保全电动长途卡车在弯道附近的稳定性。Nikola One上的每个车轮都有自己的车轮马达，在进行弯道和转弯时，能够独立控制车轮，以使弯道内侧的车轮转动速度比外侧的车轮慢，从而减少了摆尾或翻车的可能性。这些独立的车轮电动机由传感器网络通知，该传感器网络每秒对每个车轮，方向盘，制动器和油门踏板的数据进行数千次采样，计算每个车轮应如何响应，并将该数据传输到卡车的车载计算机。
TE Connectivity的AST4300不锈钢压力变送器/变送器具有极具吸引力的性价比，坚固的结构非常适合用于危险区域的应用，包括氢燃料系统。
实现无排放的未来
商业运输行业的领导者正在对锂离子和氢燃料电池技术进行令人印象深刻的改进，但他们仍必须解决另一个关键方面：建立一个基础设施，以方便，可靠且具有成本效益的方式进行加油。
锂离子电池技术的当前计划是建立越野充电站，该充电站能够在较短的时间内为电动汽车电池充电。目前氢燃料电池技术的计划是在全国各地的卡车停靠站建立由电网和其他形式的绿色能源驱动的氢生产工厂网络。
全电动8类卡车的前景看好，并有望在相对不久的将来提供一种更实惠，更高效，可持续和更有利可图的卡车运输方法。
【摘自Bishop杂志，作者：Joe Bolewitz，November 5, 2019】
