2014年5月，習(xí)近平總書(shū)記提出發(fā)展新能源汽車(chē)是我國(guó)從汽車(chē)大國(guó)邁向汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的必由之路。隨后我國(guó)汽車(chē)行業(yè)在政策引導(dǎo)下，率先開(kāi)啟了電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，取得了良好的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。目前，在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)指引下，我國(guó)商用車(chē)領(lǐng)域正面臨一場(chǎng)“脫碳”革命，打造綠色、低碳、智能的商用車(chē)產(chǎn)品，成為各大企業(yè)爭(zhēng)相追求的目標(biāo)。
一、商用車(chē)概念的基本內(nèi)涵
大家，習(xí)慣上把商用車(chē)劃分為客車(chē)和貨車(chē)兩大類(lèi)。商用車(chē)包含了所有的載貨汽車(chē)和9座以上的客車(chē)，分為客車(chē)、貨車(chē)、半掛牽引車(chē)、客車(chē)非完整車(chē)輛和貨車(chē)非完整車(chē)輛，共五類(lèi)。
大型公交車(chē)是在城市里運(yùn)營(yíng)的，日運(yùn)營(yíng)里程在300公里以?xún)?nèi)，每一趟運(yùn)行距離在50公里以?xún)?nèi)，每一趟有間隔在15-30分鐘時(shí)間之間。這個(gè)特點(diǎn)是大型公交車(chē)能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化基本背景。
其他商業(yè)車(chē)，都是運(yùn)貨車(chē)，尤其是長(zhǎng)途貨車(chē)日運(yùn)營(yíng)里程基本上在500-800公里，有的要跑1000公里以上。就目前動(dòng)力電池比能量的水平，大型貨車(chē)要電動(dòng)化，照搬大型純電動(dòng)公交車(chē)的做法，基本沒(méi)有可能性。實(shí)際上，目前長(zhǎng)途客車(chē)，也沒(méi)有出現(xiàn)純電動(dòng)化的成功案例。
二、商用車(chē)電動(dòng)化難點(diǎn)分析
1.大型柴油商用車(chē)，日運(yùn)營(yíng)里程在1000公里以上，如果要純電動(dòng)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(chē)是賺錢(qián)的工具，不像城市的公交車(chē)，如果電動(dòng)化以后，電動(dòng)大型卡不可能盈利，這個(gè)車(chē)就是失敗的。
2.電動(dòng)商用車(chē)，如果配備800度電，得多長(zhǎng)時(shí)間充電？乘用車(chē)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(dòng)商用車(chē)要求充電時(shí)間太長(zhǎng)，快充技術(shù)也不解決問(wèn)題。
三、商用車(chē)電動(dòng)化基本途徑
1.商用車(chē)采用混合動(dòng)力技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油耗下降15%目標(biāo)
中國(guó)柴油機(jī)電噴市場(chǎng)，尤其是大型商用車(chē)的柴油機(jī)電噴市場(chǎng)，基本上由博世控制了。德國(guó)博世集團(tuán)技術(shù)成熟的和有大規(guī)模應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，博世既有長(zhǎng)期積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，又有規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢(shì)。伊頓的在業(yè)界有著較高的聲譽(yù)，尤其是在重型卡車(chē)AMT變速箱和混合動(dòng)力系統(tǒng)方面，美國(guó)伊頓公司一直走在世界的前沿。
如果采用混合動(dòng)力技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)油耗下降15%目標(biāo)。但是核心技術(shù)已經(jīng)被德國(guó)博世集團(tuán)和美國(guó)伊頓所掌控。中國(guó)企業(yè)已經(jīng)沒(méi)有機(jī)會(huì)了。
混合動(dòng)力技術(shù)車(chē)輛在城市道路，在城區(qū)高低速頻繁變化的時(shí)候，是混合動(dòng)力節(jié)能最多的，其有比較好的效果；但是重型卡車(chē)基本上是在高速公路跑，負(fù)載比較穩(wěn)定，混合動(dòng)力就沒(méi)有什么作用了。
2.商用車(chē)采用換電池模式，目前在嘗試之中
2008年北京奧運(yùn)會(huì)，大型公交車(chē)最新采用換電池模式。多年的嘗試結(jié)果表明，大型公交車(chē)電動(dòng)化，采用換電池模式是走不通的。
近年來(lái)，在工業(yè)和信息部倡導(dǎo)下，有些主機(jī)廠積極參與電動(dòng)乘用車(chē)換電池模式的嘗試。但是業(yè)內(nèi)有些專(zhuān)家，基本表示不看好。主要理由，是目前動(dòng)力電池的比能量提升加快和快充技術(shù)進(jìn)步，電動(dòng)乘用車(chē)采用換電池模式的空間越來(lái)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(chē)采用氫能發(fā)動(dòng)機(jī)，也是大家在思考之中
目前中國(guó)氫能發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步很快。商用車(chē)空間比較富裕，氫能發(fā)動(dòng)機(jī)和鋰電池技術(shù)配套，在商用車(chē)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(mǎn)足用戶(hù)的需要。氫能燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)已經(jīng)可以裝備49噸級(jí)重卡，續(xù)航600-700公里。問(wèn)題是，氫能產(chǎn)業(yè)鏈，還得相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間建設(shè)。短期內(nèi)，難以看到效益。
四、未來(lái)電動(dòng)商用車(chē)發(fā)展趨勢(shì)
1.未來(lái)15年是磷酸鐵鋰的“天下”
和乘用車(chē)一樣，電動(dòng)貨車(chē)搭載的電池主要也分為三元鋰和磷酸鐵鋰兩大類(lèi)。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(guó)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(gè)致命的問(wèn)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(diǎn)低，非常容易導(dǎo)致工況相對(duì)乘用車(chē)更惡劣的貨車(chē)出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。
不過(guò)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(guò)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(shì)也逐漸顯現(xiàn)?？梢耘袛啵磥?lái)15年內(nèi)，磷酸鐵鋰電池將會(huì)是新能源貨車(chē)尤其是純電動(dòng)貨車(chē)首選的主流。
2.大勢(shì)所趨電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成化
傳統(tǒng)燃油貨車(chē)的動(dòng)力總成由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋等部位組成，早期純電動(dòng)貨車(chē)采用了“油改電”的技術(shù)路線(xiàn)，也就是說(shuō)和傳統(tǒng)的動(dòng)力總成一樣，只不過(guò)把發(fā)動(dòng)機(jī)換成了電機(jī)、變速器換成了減速器。“換湯不換藥”帶來(lái)的結(jié)果是成本高昂、重量巨大且傳動(dòng)效率低下。但隨著乘用車(chē)電驅(qū)平臺(tái)的發(fā)展，貨車(chē)的電驅(qū)動(dòng)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(dòng)總成形式。
微輕型純電貨車(chē)：同軸橋
同軸橋指的是將電機(jī)、行星減速器、差速器和橋殼同軸布置成一個(gè)整體的電驅(qū)動(dòng)總成，如下圖所示。
可以明顯看出，這種總成方法傳動(dòng)鏈短、零件少、結(jié)構(gòu)緊湊，相比于電機(jī)直驅(qū)，完全省去了中間傳動(dòng)軸。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，這樣的布置可以平均減輕重量10-25%，且傳動(dòng)效率比直驅(qū)高出3-5%。要知道，新能源貨車(chē)的主要應(yīng)用場(chǎng)景就是城際短途和城市物流，一般來(lái)說(shuō)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(chē)：集成橋
相比于純電動(dòng)貨車(chē)，中型和大型的新能源貨車(chē)并不能采用同軸橋的形式。未來(lái)有可能會(huì)逐漸從電機(jī)直驅(qū)轉(zhuǎn)向集成橋。集成橋指的是電機(jī)、變速器/減速器、差速器和車(chē)橋高度集成的電驅(qū)動(dòng)總成形式。和同軸橋相似，也可以壓縮總成體積，且對(duì)于中型和重型的電動(dòng)貨車(chē)來(lái)說(shuō)，可以放下更多的電池。
但需要注意的是：國(guó)內(nèi)目前在集成橋的技術(shù)上并沒(méi)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(chē)的工況、路況都遠(yuǎn)比小型汽車(chē)復(fù)雜，所以這項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)短期內(nèi)還無(wú)法大規(guī)模在市場(chǎng)上有所應(yīng)用，當(dāng)前仍然會(huì)以電機(jī)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(dòng)車(chē)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(diǎn)來(lái)講一講在新能源貨車(chē)上的高壓電控集成。新能源貨車(chē)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(chē)的工況更為復(fù)雜，但這并不妨礙多合一高壓平臺(tái)也成為貨車(chē)的趨勢(shì)之一。多合一帶來(lái)的最大效益就是空間壓縮，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器模塊、DC-DC電壓變換器模塊、PDU高壓配電模塊和OBC車(chē)載充電器控制器模塊幾乎都集成到一個(gè)盒子里，把本就被電池占用的貨車(chē)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(shí)可靠性和運(yùn)行效率也會(huì)更高。
4.萬(wàn)物互聯(lián)貨車(chē)也要智能化
貨車(chē)的智能化將是下一個(gè)重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)方向。和乘用車(chē)相似，新能源貨車(chē)的智能化一般指的是包含了智能駕駛/自動(dòng)駕駛、車(chē)輛網(wǎng)、車(chē)輛安全、智慧座艙、人車(chē)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(jī)的短途新能源貨車(chē)，能夠?yàn)樾袠I(yè)帶來(lái)多少收益？當(dāng)行車(chē)安全得到保障時(shí)，無(wú)人駕駛貨車(chē)（包括行駛、駐車(chē)和上下貨）在一些特殊場(chǎng)景比如礦場(chǎng)、港口、封閉式園區(qū)等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，可以大幅提高貨運(yùn)效率、降低人工成本。
汽車(chē)測(cè)評(píng)節(jié)目TopGear賽道測(cè)評(píng)無(wú)人自動(dòng)駕駛電動(dòng)卡車(chē)Pod不僅如此，當(dāng)智能化發(fā)展成熟時(shí)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等技術(shù)，可以通過(guò)共享運(yùn)力，打造一個(gè)全新的貨運(yùn)生態(tài)，改變當(dāng)前的物流、運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)模式。
看完技術(shù)，我們?cè)賮?lái)看看新能源貨車(chē)的產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)。
5.環(huán)衛(wèi)&城市物流車(chē)：基本全部純電化
環(huán)衛(wèi)車(chē)和城市物流車(chē)較為相似，都是日均里程在150-200km以?xún)?nèi)，且行駛區(qū)間都是在指定范圍內(nèi)。物流車(chē)對(duì)速度有一定要求，環(huán)衛(wèi)車(chē)則平均車(chē)速在50-60km/h左右?；谶@些特點(diǎn)，環(huán)衛(wèi)和物流車(chē)將成為貨車(chē)純電化趨勢(shì)首當(dāng)其沖的產(chǎn)品之一。但目前沒(méi)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(huì)縮水，充電時(shí)間延長(zhǎng)，影響使用效率。雖然近幾年售價(jià)大幅降低，但仍比燃油車(chē)高出許多。所以未來(lái)環(huán)衛(wèi)和城市物流車(chē)產(chǎn)品的主要發(fā)展方向?qū)?huì)重點(diǎn)往輕量化、低成本、低能耗走，當(dāng)然這也對(duì)技術(shù)方面提出了新的要求。此外隨著電商平臺(tái)的發(fā)展，物流車(chē)和環(huán)衛(wèi)一樣幾乎已經(jīng)成為了剛性需求，市場(chǎng)體量巨大，在市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)和政策的雙重驅(qū)動(dòng)下純電化是必經(jīng)之路。
6.城建物流&特殊場(chǎng)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(yùn)輸?shù)呢涇?chē)，包括自卸車(chē)、攪拌車(chē)、渣土車(chē)等等，單日最高運(yùn)營(yíng)里程為500km，目前大多數(shù)都是中重型卡車(chē)。
比亞迪純電渣土車(chē)港口物流車(chē)顧名思義，服務(wù)于港口內(nèi)外，主要以牽引車(chē)為主。港口內(nèi)的牽引車(chē)目前基本24小時(shí)運(yùn)營(yíng)，但里程不長(zhǎng)，為封閉區(qū)域內(nèi)的運(yùn)營(yíng)；港口外的牽引車(chē)產(chǎn)品運(yùn)輸里程不定。礦山物流車(chē)主要為自卸車(chē)、牽引車(chē)等等，行車(chē)路線(xiàn)非常固定，同樣也是24小時(shí)運(yùn)營(yíng)，日均里程150km左右。值得注意的是，礦山物流車(chē)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(diǎn)在于，極度注重運(yùn)輸效率。不像物流車(chē)和環(huán)衛(wèi)車(chē)可以有足夠的充電時(shí)間，如果在充電上耗費(fèi)太多時(shí)間，那么成本就會(huì)高到無(wú)法估計(jì)。所以換電成為了電動(dòng)重卡的新方向。越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)廠商推出了純電動(dòng)渣土車(chē)、攪拌車(chē)、牽引車(chē)等等。相比于需要1.5-2小時(shí)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(chē)黑色部分為電池所以可見(jiàn)，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(wèn)題還需要進(jìn)一步論證。
7.長(zhǎng)途重卡氫燃料技術(shù)或成新出路
對(duì)于重型卡車(chē)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力和續(xù)航很難滿(mǎn)足其動(dòng)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(guó)2020年10月發(fā)布的《新能源汽車(chē)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(chē)實(shí)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(chē)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(chǔ)運(yùn)、加氫站、車(chē)載儲(chǔ)氫等氫燃料電池汽車(chē)應(yīng)用支撐技術(shù)。
氫燃料重卡也許是未來(lái)長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)闹饕较颍壳斑€有加氫站、氫電池壽命、成本高昂等問(wèn)題亟待解決。雖然短期內(nèi)還無(wú)法大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，但不能否認(rèn)氫能卡車(chē)在這方面的巨大潛力。
展商動(dòng)態(tài) ? 商用車(chē)電動(dòng)化有何難點(diǎn)？國(guó)內(nèi)商用車(chē)電動(dòng)化趨勢(shì)分析
