新能源重卡發(fā)展綜述

陳漢君 曾壯 金銀花

摘 要：新能源技術在國內(nèi)外重卡領域取得了一定的發(fā)展，文章對混合動力重卡、純電動重卡和燃料電池重卡的技術路線、主要產(chǎn)品、應用等方面進行了總結，歸納了國內(nèi)外新能源重卡的發(fā)展現(xiàn)狀。

關鍵詞：新能源重卡;技術路線;主要產(chǎn)品

中圖分類號：U469 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）10-10-03

Development of New Energy Heavy Truck^*

Chen Hanjun¹， Zeng Zhuang²， Jin Yinhua²

（1.Guangzhou Automobile Group Co.， Ltd.， Guangdong Guangzhou 510623;2.GAC Automotive Research & Development Center， Commercial Vehicle Div.，?Guangdong Guangzhou 510640?）

Abstract：New energy technology has made progress in the field of heavy truck at home and abroad. This paper summarizes the technical route， main products and application of hybrid heavy truck， pure electric heavy truck and fuel cell heavy truck， and summarizes the development status of new energy heavy truck.Keywords： New energy heavy truck; Technical route; Main productsCLC NO.： U469 ?Document Code： A ?Article ID：1671-7988（2020）10-10-03

前言

在日益加劇的能源壓力和環(huán)保壓力下，發(fā)展新能源汽車已成為全球汽車與能源產(chǎn)業(yè)轉型升級的戰(zhàn)略舉措。政策的推動支持、市場的需求、技術的突破，均推動了新能源汽車的發(fā)展。

新能源技術在商用車上的使用，國內(nèi)外大多應用在動力要求相對低的城市客車上，因其在城市運行，環(huán)保效果明顯。

實際上，重型貨車對大氣污染的影響不容小覷。根據(jù)環(huán)境保護部發(fā)布的《2018年中國機動車環(huán)境管理年報》顯示，重型貨車僅占汽車保有量的3%，但在CO和HC排放上，重型貨車占各類汽車總排放量的1/5，在NO_X和PM排放上，重型貨車占比更是高達各類汽車總排放量的50%和60%。因此，加快重卡領域的新能源化對于減少排放降低污染意義重大。

近幾年，在對于新能源動力系統(tǒng)的要求更高的重卡領域，混合動力、純電動和燃料電池技術不斷發(fā)展，新應用場景不斷開發(fā)，需求持續(xù)增長，新能源重卡已然表現(xiàn)出發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 混合動力重卡

1.1 混合動力重卡的技術現(xiàn)狀

新能源汽車技術發(fā)展至今，混合動力技術最為成熟，增加的成本最小。目前混合動力系統(tǒng)包括串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。

并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)組成，發(fā)動機、電機和變速器配合使用組合成不同的動力模式，可適用于多種不同的行駛工況，能量利用率高。

目前國內(nèi)外混合動力重卡基本都采用了并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。該系統(tǒng)技術成熟度高，最大限度保持原車型動力系統(tǒng)布置方式，結構簡單，重量較輕，成本較低，系統(tǒng)穩(wěn)定性較高。

1.2 主要的混合動力重卡產(chǎn)品

1.2.1 國外現(xiàn)狀

混合動力在日本和歐洲發(fā)展較早，歐洲的汽車制造商推崇混合動力，日本大力投入混合動力研發(fā)，引領著混合動力汽車的發(fā)展。除此之外，近年來混合動力在北美市場的快速增長也不容小覷。

早在2009年已投產(chǎn)的沃爾沃FE垃圾回收車，采用并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，最多可省油20%。

2019年日野發(fā)布日野Profia重卡的混合動力車型Profia Hybrid。Profia Hybrid采用并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，應用人工智能系統(tǒng)進行控制，根據(jù)重卡的載重情況、道路坡度、發(fā)動機狀態(tài)、道路交通狀況、駕駛員駕駛風格和習慣等，自行判斷并采用不同的動力輸出模式。根據(jù)道路實測試驗結果，與傳統(tǒng)燃油車相比，日野Profia Hybrid可節(jié)省約15%的燃油，并相應減少CO₂的排放。

美國伊頓公司的混合動力系統(tǒng)為并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。目前，伊頓與戴姆勒、達夫等卡車公司均有合作關系，其系統(tǒng)廣泛應用在多種卡車產(chǎn)品上。

1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

國內(nèi)混合動力重卡的研究相對較少。2019年3月，國內(nèi)有三款混合動力重卡同時登上工信部第318批新車公告。青汽解放悍V 6×4混合動力牽引車，搭載了261kW柴油機和額定功率75kW的永磁同步電機。東風天龍6×4混合動力牽引車，搭載了343kW柴油機。中國重汽HOWO 6×4插電式混合動力自卸車，采用并聯(lián)混動系統(tǒng)，搭載了276kW柴油機和額定功率40kWh的電池。

1.3 混合動力重卡小結

在自重和環(huán)保壓力之間，混合動力重卡找到了平衡點，尤在中長途運輸方面具有優(yōu)勢。

我國目前的補貼政策，對于混合動力貨車僅插電式享受補助，混合動力重卡沒有純電動和燃料電池重卡的政策引導，發(fā)展稍顯緩慢。

2 純電動重卡

2.1 純電動重卡的技術現(xiàn)狀

純電動重卡的技術路線靈活多樣，主要包括中心電機驅動、中央電機驅動橋、輪邊電機驅動橋等方案。中心電機驅動方案，與傳統(tǒng)燃油車的布置方式基本一致，取消了發(fā)動機和離合器，用驅動電機連接變速器，原車平臺的借用程度最高。中央電機驅動橋方案在原傳動驅動橋主減速器的位置上集成驅動電機（一般為橫置）、變速器等零部件，集成度高，布置空間占用小。輪邊電機方案將兩個驅動電機及變速器分別集成在車橋左右兩側，由兩個電機分別驅動該側的車輪。目前以上三種方案都有廠家采用。

由于純電重卡的續(xù)駛里程仍有待提高，且充電時間長，對充電站等基礎配套設施要求高，目前更適用于行駛范圍固定、行駛時間固定的領域，如場地用車和固定線路運行等。

2.2 主要的純電動重卡產(chǎn)品

2.2.1 國外現(xiàn)狀

戴姆勒eCascadia半掛卡車，用于城際間物流和港口運輸，配備550kWh電池組，續(xù)航里程為400km左右，可在90分鐘內(nèi)完成80%的充電。2019年首批兩輛eCascadia已交付客戶。

達夫CF?4x2牽引車，用于輕載城市物流，配備了170kWh的鋰離子電池，續(xù)航里程為100km左右;快充30分鐘，充滿則需要1.5小時。

沃爾沃純電動FL卡車，配備300kWh電池組，用于城市配送和垃圾處理，快充需要兩個小時。

2.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

比亞迪T10純電動自卸車，采用中央驅動橋方案，三電系統(tǒng)均為比亞迪自主研發(fā)，電機額定功率150kW，電池容量435kWh，續(xù)航里程260km。在2018年深圳的深圳藍政策發(fā)布后，拿下首批500輛訂單，2019年銷售超過3000輛。

開沃純電動8×4重型自卸車，采用中心電機驅動方案，電機額定功率240kW，電池容量411kWh。2019年10月，開沃正式交付首批300臺純電動8×4重型自卸車（共計1000臺訂單）。

大運重卡純電動6×4牽引車，采用中心電機驅動方案，電機額定功率250kW，電池容量374kWh。該車2014年推出，已實現(xiàn)國內(nèi)首個純電動牽引車批量下線。

2.3 純電動重卡小結

鑒于環(huán)保壓力，純電動重卡的潛在需求巨大，受限于自重、配套設施、價格等，市場未能進一步打開。在專用車和短途貨運領域，純電動重卡的需求已經(jīng)呈現(xiàn)，市場銷量正在穩(wěn)步增長。

3 燃料電池重卡

3.1 燃料電池重卡的技術現(xiàn)狀

燃料電池重卡目前主要的技術線路有3種：增程式、混合功率模式以及全功率模式。

增程式大多應用于燃料電池功率與整車功率需求差距較大的情況;全功率模式對燃料電池的要求最高，燃料電池的額定功率基本上大于或者接近于整車的最大功率;混合功率模式介于兩者之間，在燃料電池功率進一步提升前，混合功率模式應用最廣泛。

目前，燃料電池汽車已基本完成燃料電池系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和整車的集成及性能研發(fā)，進入商業(yè)化示范階段。由于燃料電池系統(tǒng)功率偏低，車載儲氫能力尚有不足，燃料電池重卡的發(fā)展仍有限制，后續(xù)的發(fā)展重點集中在關鍵技術升級、加氫基礎設施建設、推廣示范運行等方面。

3.2 主要的燃料電池重卡產(chǎn)品

3.2.1 國外現(xiàn)狀

豐田FCET氫動力卡車，由豐田和美國肯沃斯聯(lián)合開發(fā)，采用豐田燃料電池系統(tǒng)（TFCS），搭載了2個114kW的燃料電池，續(xù)航里程480km，用于港口及周邊區(qū)域集裝箱運輸，目前已進行了兩年的測試，2020年將投入示范運行。

現(xiàn)代燃料電池重卡，以創(chuàng)虎重卡為原型，搭載了2個95kW的燃料電池，續(xù)航里程400km。現(xiàn)代和瑞士氫能公司H2 Energy達成諒解備忘錄，擬從2019年到2023年投放1000輛燃料電池重卡。

3.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

2017年中國重汽推出一款氫燃料港口牽引車，成為國內(nèi)首臺重卡產(chǎn)品。該車采用增程式技術路線，以小功率燃料電池匹配大容量動力電池，燃料電池產(chǎn)生的電能僅供給動力電池。

2019年10月，江鈴重汽推出威龍4×2氫燃料牽引車，該車技術路線為混合功率模式，燃料電池系統(tǒng)功率為95kW;大運推出6×4燃料電池牽引車，燃料電池系統(tǒng)功率為87kW。

2019年11月，上汽紅巖推出8×4燃料電池自卸車，采用混合功率技術路線;陜汽推出了搭載120kW燃料電池系統(tǒng)

的旗艦重卡X5000。

在示范運行方面，2019年10月，3臺氫能牽引車在青島港投入測試運營，實現(xiàn)了國內(nèi)氫能重卡的首次落地應用。2019年12月，山西長治市簽署了《長治市氫能重卡物流示范園區(qū)建設項目戰(zhàn)略合作協(xié)議》。

3.3 燃料電池重卡小結

作為新能源重卡的重要方向，燃料電池重卡目前處于起步階段，需集中突破核心部件、系統(tǒng)集成、關鍵材料等技術領域，并推動燃料電池重卡的規(guī)?；痉哆\行。

4 結論

國內(nèi)新能源重卡整體處于起步階段，其發(fā)展現(xiàn)狀呈現(xiàn)出根據(jù)其自身的不同技術路線匹配不同適用領域的特點。簡言之，純電動適合短程使用，高環(huán)保要求的領域對純電動的需求更明確;混合動力適合中程使用，適用于城市復雜工況（頻繁起停、加減速等），考慮出勤率和可持續(xù)性等因素，混合動力相對其他新能源形式更高的技術成熟度體現(xiàn)出優(yōu)勢;燃料電池適用于長途重載，在關鍵技術攻關后，將成為新能源重卡的終極解決方案。

綜上，純電動、混合動力、燃料電池等技術路線各有其特點，也均有其適用的應用場景，應建立合理細致的發(fā)展規(guī)劃，依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，促進技術發(fā)展，進行配套設施建設，全面推動新能源重卡的發(fā)展。

參考文獻

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