2014年5月，習(xí)近平總書記提出發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路。隨后我國汽車行業(yè)在政策引導(dǎo)下，率先開啟了電動化轉(zhuǎn)型，取得了良好的先發(fā)優(yōu)勢。目前，在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)指引下，我國商用車領(lǐng)域正面臨一場“脫碳”革命，打造綠色、低碳、智能的商用車產(chǎn)品，成為各大企業(yè)爭相追求的目標(biāo)。
一、商用車概念的基本內(nèi)涵
大家，習(xí)慣上把商用車劃分為客車和貨車兩大類。商用車包含了所有的載貨汽車和9座以上的客車，分為客車、貨車、半掛牽引車、客車非完整車輛和貨車非完整車輛，共五類。
大型公交車是在城市里運營的，日運營里程在300公里以內(nèi)，每一趟運行距離在50公里以內(nèi)，每一趟有間隔在15-30分鐘時間之間。這個特點是大型公交車能實現(xiàn)電動化基本背景。
其他商業(yè)車，都是運貨車，尤其是長途貨車日運營里程基本上在500-800公里，有的要跑1000公里以上。就目前動力電池比能量的水平，大型貨車要電動化，照搬大型純電動公交車的做法，基本沒有可能性。實際上，目前長途客車，也沒有出現(xiàn)純電動化的成功案例。
二、商用車電動化難點分析
1.大型柴油商用車，日運營里程在1000公里以上，如果要純電動化，必須配備800多度電，太多的電池了？一是電池總量太多，二是體積太大。大型卡車是賺錢的工具，不像城市的公交車，如果電動化以后，電動大型卡不可能盈利，這個車就是失敗的。
2.電動商用車，如果配備800度電，得多長時間充電？乘用車配70度電可以跑500公里；70度電的電池，配上大功率快充技術(shù)，充15分鐘，可以跑100公里以上。但是電動商用車要求充電時間太長，快充技術(shù)也不解決問題。
三、商用車電動化基本途徑
1.商用車采用混合動力技術(shù)，實現(xiàn)油耗下降15%目標(biāo)
中國柴油機電噴市場，尤其是大型商用車的柴油機電噴市場，基本上由博世控制了。德國博世集團(tuán)技術(shù)成熟的和有大規(guī)模應(yīng)用經(jīng)驗，博世既有長期積累的技術(shù)優(yōu)勢，又有規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢。伊頓的在業(yè)界有著較高的聲譽，尤其是在重型卡車AMT變速箱和混合動力系統(tǒng)方面，美國伊頓公司一直走在世界的前沿。
如果采用混合動力技術(shù)，可以實現(xiàn)油耗下降15%目標(biāo)。但是核心技術(shù)已經(jīng)被德國博世集團(tuán)和美國伊頓所掌控。中國企業(yè)已經(jīng)沒有機會了。
混合動力技術(shù)車輛在城市道路，在城區(qū)高低速頻繁變化的時候，是混合動力節(jié)能最多的，其有比較好的效果；但是重型卡車基本上是在高速公路跑，負(fù)載比較穩(wěn)定，混合動力就沒有什么作用了。
2.商用車采用換電池模式，目前在嘗試之中
2008年北京奧運會，大型公交車最新采用換電池模式。多年的嘗試結(jié)果表明，大型公交車電動化，采用換電池模式是走不通的。
近年來，在工業(yè)和信息部倡導(dǎo)下，有些主機廠積極參與電動乘用車換電池模式的嘗試。但是業(yè)內(nèi)有些專家，基本表示不看好。主要理由，是目前動力電池的比能量提升加快和快充技術(shù)進(jìn)步，電動乘用車采用換電池模式的空間越來越小，即使采用換電池模式技術(shù)是可行的，也很難有盈利的商業(yè)模式。
3.大型商業(yè)車采用氫能發(fā)動機，也是大家在思考之中
目前中國氫能發(fā)動機技術(shù)進(jìn)步很快。商用車空間比較富裕，氫能發(fā)動機和鋰電池技術(shù)配套，在商用車的應(yīng)用，工程技術(shù)上比較靠譜。其續(xù)航里程有保障，能滿足用戶的需要。氫能燃料電池動力系統(tǒng)已經(jīng)可以裝備49噸級重卡，續(xù)航600-700公里。問題是，氫能產(chǎn)業(yè)鏈，還得相當(dāng)長的時間建設(shè)。短期內(nèi)，難以看到效益。
四、未來電動商用車發(fā)展趨勢
1.未來15年是磷酸鐵鋰的“天下”
和乘用車一樣，電動貨車搭載的電池主要也分為三元鋰和磷酸鐵鋰兩大類。在2020年之前，由于磷酸鐵鋰的能量密度較低，且處于輕量化的考量，國內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大的仍是三元鋰電池。
但三元鋰電池有一個致命的問題：安全性較低。主要由于其受到撞擊和在高溫環(huán)境下的起火點低，非常容易導(dǎo)致工況相對乘用車更惡劣的貨車出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。
不過當(dāng)下，隨著比亞迪推出磷酸鐵鋰刀片電池，磷酸鐵鋰的技術(shù)日益成熟，電池包能量密度普遍可達(dá)140Wh/kg，甚至已有超過170Wh/kg的產(chǎn)品出現(xiàn)。
如今鈷元素稀缺，磷酸鐵鋰電池的成本優(yōu)勢也逐漸顯現(xiàn)?？梢耘袛啵磥?5年內(nèi)，磷酸鐵鋰電池將會是新能源貨車尤其是純電動貨車首選的主流。
2.大勢所趨電驅(qū)動系統(tǒng)集成化
傳統(tǒng)燃油貨車的動力總成由發(fā)動機、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋等部位組成，早期純電動貨車采用了“油改電”的技術(shù)路線，也就是說和傳統(tǒng)的動力總成一樣，只不過把發(fā)動機換成了電機、變速器換成了減速器?！皳Q湯不換藥”帶來的結(jié)果是成本高昂、重量巨大且傳動效率低下。但隨著乘用車電驅(qū)平臺的發(fā)展，貨車的電驅(qū)動總成也得到了啟發(fā)，為了降能耗、降重量、降成本，目前逐漸出現(xiàn)了同軸橋、集成橋等多種驅(qū)動總成形式。
微輕型純電貨車：同軸橋
同軸橋指的是將電機、行星減速器、差速器和橋殼同軸布置成一個整體的電驅(qū)動總成，如下圖所示。
可以明顯看出，這種總成方法傳動鏈短、零件少、結(jié)構(gòu)緊湊，相比于電機直驅(qū)，完全省去了中間傳動軸。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，這樣的布置可以平均減輕重量10-25%，且傳動效率比直驅(qū)高出3-5%。要知道，新能源貨車的主要應(yīng)用場景就是城際短途和城市物流，一般來說都是高速路況，而同軸橋的結(jié)構(gòu)非常適合。
中重型新能源貨車：集成橋
相比于純電動貨車，中型和大型的新能源貨車并不能采用同軸橋的形式。未來有可能會逐漸從電機直驅(qū)轉(zhuǎn)向集成橋。集成橋指的是電機、變速器/減速器、差速器和車橋高度集成的電驅(qū)動總成形式。和同軸橋相似，也可以壓縮總成體積，且對于中型和重型的電動貨車來說，可以放下更多的電池。
但需要注意的是：國內(nèi)目前在集成橋的技術(shù)上并沒有我們想得那么成熟，成本目前還比較高，再加上中重型貨車的工況、路況都遠(yuǎn)比小型汽車復(fù)雜，所以這項技術(shù)在未來短期內(nèi)還無法大規(guī)模在市場上有所應(yīng)用，當(dāng)前仍然會以電機直驅(qū)為主。
3.多合一的主流高壓電控集成化
相信所有從事電動車領(lǐng)域的人應(yīng)該都知道多合一的電驅(qū)總成，這里就不再多作贅述。重點來講一講在新能源貨車上的高壓電控集成。新能源貨車上三合一、四合一甚至是八合一的高壓電控案例目前并不多。這還是由于新能源貨車的工況更為復(fù)雜，但這并不妨礙多合一高壓平臺也成為貨車的趨勢之一。多合一帶來的最大效益就是空間壓縮，將驅(qū)動電機控制器模塊、DC-DC電壓變換器模塊、PDU高壓配電模塊和OBC車載充電器控制器模塊幾乎都集成到一個盒子里，把本就被電池占用的貨車內(nèi)部空間利用到極致。
這意味著整體的成本可以大大降低，同時可靠性和運行效率也會更高。
4.萬物互聯(lián)貨車也要智能化
貨車的智能化將是下一個重點技術(shù)研發(fā)方向。和乘用車相似，新能源貨車的智能化一般指的是包含了智能駕駛/自動駕駛、車輛網(wǎng)、車輛安全、智慧座艙、人車交互等功能的系統(tǒng)，此外包括遠(yuǎn)程系統(tǒng)。想象一下：一輛不需要司機的短途新能源貨車，能夠為行業(yè)帶來多少收益？當(dāng)行車安全得到保障時，無人駕駛貨車（包括行駛、駐車和上下貨）在一些特殊場景比如礦場、港口、封閉式園區(qū)等領(lǐng)域應(yīng)用時，可以大幅提高貨運效率、降低人工成本。
汽車測評節(jié)目TopGear賽道測評無人自動駕駛電動卡車Pod不僅如此，當(dāng)智能化發(fā)展成熟時，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺等技術(shù)，可以通過共享運力，打造一個全新的貨運生態(tài)，改變當(dāng)前的物流、運輸產(chǎn)業(yè)模式。
看完技術(shù)，我們再來看看新能源貨車的產(chǎn)品發(fā)展趨勢。
5.環(huán)衛(wèi)&城市物流車：基本全部純電化
環(huán)衛(wèi)車和城市物流車較為相似，都是日均里程在150-200km以內(nèi)，且行駛區(qū)間都是在指定范圍內(nèi)。物流車對速度有一定要求，環(huán)衛(wèi)車則平均車速在50-60km/h左右?；谶@些特點，環(huán)衛(wèi)和物流車將成為貨車純電化趨勢首當(dāng)其沖的產(chǎn)品之一。但目前沒有大規(guī)模普及的主要原因仍然在于技術(shù)不夠成熟，且成本較高。
以4.5噸純電輕卡為例，其續(xù)航僅為200km左右，且冬季會縮水，充電時間延長，影響使用效率。雖然近幾年售價大幅降低，但仍比燃油車高出許多。所以未來環(huán)衛(wèi)和城市物流車產(chǎn)品的主要發(fā)展方向?qū)攸c往輕量化、低成本、低能耗走，當(dāng)然這也對技術(shù)方面提出了新的要求。此外隨著電商平臺的發(fā)展，物流車和環(huán)衛(wèi)一樣幾乎已經(jīng)成為了剛性需求，市場體量巨大，在市場驅(qū)動和政策的雙重驅(qū)動下純電化是必經(jīng)之路。
6.城建物流&特殊場景換電加持，部分新能源化
城建物流指的是負(fù)責(zé)城市及近郊的建筑垃圾和建筑材料運輸?shù)呢涇?，包括自卸車、攪拌車、渣土車等等，單日最高運營里程為500km，目前大多數(shù)都是中重型卡車。
比亞迪純電渣土車港口物流車顧名思義，服務(wù)于港口內(nèi)外，主要以牽引車為主。港口內(nèi)的牽引車目前基本24小時運營，但里程不長，為封閉區(qū)域內(nèi)的運營；港口外的牽引車產(chǎn)品運輸里程不定。礦山物流車主要為自卸車、牽引車等等，行車路線非常固定，同樣也是24小時運營，日均里程150km左右。值得注意的是，礦山物流車載充電換電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面有著不同于其他產(chǎn)品的高度自主權(quán)。這些產(chǎn)品的共同點在于，極度注重運輸效率。不像物流車和環(huán)衛(wèi)車可以有足夠的充電時間，如果在充電上耗費太多時間，那么成本就會高到無法估計。所以換電成為了電動重卡的新方向。越來越多的國內(nèi)廠商推出了純電動渣土車、攪拌車、牽引車等等。相比于需要1.5-2小時的充電，5-10分鐘即可完成的換電更具經(jīng)濟(jì)效益。
純電攪拌車黑色部分為電池所以可見，換電技術(shù)將有助于這些領(lǐng)域的產(chǎn)品進(jìn)行新能源轉(zhuǎn)型。但目前換電站的建設(shè)和規(guī)模化應(yīng)用，以及換電的可靠和安全性問題還需要進(jìn)一步論證。
7.長途重卡氫燃料技術(shù)或成新出路
對于重型卡車來說，電動汽車的動力和續(xù)航很難滿足其動輒上千的里程。但重卡又是排放界的“老大難”，氫能或許是重卡的新出路。我國2020年10月發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中明確提出，到2035年，氫燃料電池汽車實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用；以燃料電池技術(shù)作為三縱之一，布局整車技術(shù)創(chuàng)新鏈，在突破關(guān)鍵零部件技術(shù)方面，將氫燃料應(yīng)用支撐技術(shù)作為核心技術(shù)攻關(guān)工程；攻克氫能儲運、加氫站、車載儲氫等氫燃料電池汽車應(yīng)用支撐技術(shù)。
氫燃料重卡也許是未來長途運輸?shù)闹饕较?，但目前還有加氫站、氫電池壽命、成本高昂等問題亟待解決。雖然短期內(nèi)還無法大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，但不能否認(rèn)氫能卡車在這方面的巨大潛力。
展商動態(tài) ? 商用車電動化有何難點？國內(nèi)商用車電動化趨勢分析
