从全球各主要市场来看,在重卡新能源技术路线上,“油改电”仍然是当下的主流选择,因为在某些实际应用场景中,例如短途重载运输,“油改电”产品比全新平台产品更具竞争优势。本文选取了美国、欧洲以及中国的4款典型“油改电”重卡进行专题研究,希望能为行业带来一些新的启发。
美国八等级长头电动重卡
美国市场我们选择的两款车型为:戴姆勒卡车北美公司(DTNA)推出的Freightliner eCascadia电动重卡;彼得比尔特公司推出的Peterbilt 579EV。这两款车型试运行的时间比特斯拉Semi还要早,目前运行的车辆总数超过了1000辆。
Freightliner eCascadia电动重卡
Freightliner eCascadia电动重卡的底盘布置图
Freightliner eCascadia电动重卡在做ESC测试
Freightliner eCascadia电动重卡是典型的“油改电”产品,由于长头重卡相对于同吨位平头重卡的轴距长600mm,其底部有足够的空间可供改装,因此美国的“油改电”产品都没有特意加长轴距。其“油改电”思路为:原发动机位置布置“小三电”,即电控单元(PU)、气泵、转向油泵、空调压缩机、散热器等。由于柴油重卡当中的气泵、转向油泵、空调压缩机全部安装在柴油发动机上,而电动重卡去掉发动机之后则必须由单独的24V电机进行驱动,行业俗称“小三电”。为了增加前轴的载荷,则“小三电”全部布置在原发动机位置;车架中间区域布置三块电池箱,其电池箱的布置方式与奔驰eActros 600电动重卡完全相同;驱动桥采用底特律公司制造的电驱桥,不需要布置传动轴,以提升底盘的空间利用率。整车电动机额定功率为470马力,最高速度为104km/h(标配)或119km/h(选配),电池容量为438kWh(度电),续航里程为354公里,充电功率为270kW,SOC的0%—80%用时90分钟。牵引车整备质量为9.9吨,可装载大约22.1吨的货物。目前这款车型已在美国多个物流公司投入使用,执行中短途运输,相对于柴油重卡而言其燃料费用可节省70%以上。
Peterbilt 579EV电动重卡
Peterbilt 579EV的底盘布局
Peterbilt 579EV的小三电布置非常紧凑
Peterbilt 579EV电动重卡“油改电”思路与Freightliner eCascadia基本相同,最大的差异就是电池箱为纵向布置,总共布置了两大(车架两侧)两小(车架中间)共6块电池。在“小三电”的布置方面,Peterbilt 579EV将所有的零部件全部集成在一个方框内,在生产时提前进行分装,然后在总装线上一次性吊装到位,所有的接口布置在一个区域,通过几个集成接口快速安装到位。目前很多电动重卡在总装线上由于“小三电”安装时间过长,与柴油重卡生产节拍有冲突,影响了整个工厂的生产效率。Peterbilt 579EV这种设计最大的优势就是电动重卡和柴油重卡可以混线生产,提高了生产效率,值得中国重卡企业学习。整车电动机额定功率为536马力,峰值功率为670马力,电池容量为400kWh(度电),续航里程为241km(只使用SOC的80%),充电时间为3个小时。这款车型在美国每日行驶里程为200km左右,利用夜间时间进行充电。
欧洲电动重卡
欧洲“油改电”重卡选取的车型为沃尔沃FM ELECTRIC。由于欧洲电动重卡在列车总长度方面没有任何优惠政策,总长度依然为16.5米,在轴距方面没有加长。沃尔沃FM ELECTRIC的“油改电”思路为:采用集中驱动,在车辆左侧布置2个、右侧布置3个电池箱,在原发动机位置布置1个电池箱,6个电池箱容量为540kWh(度电)。电机额定功率为666马力,额定输出扭矩为4000Nm,并且直接使用现有的I-shift 12挡AMT变速箱,可以有效兼顾高速高效率和低速大扭矩的需求。据了解,沃尔沃FM ELECTRIC采用了三台电动机并联驱动,其额定功率超过了欧洲其他电动重卡车型。目前全球专为电动重卡设计的AMT变速箱只有4个挡位,由此可见,沃尔沃FM ELECTRIC直接使用传统的12挡AMT变速箱,在动力性和经济性方面具备更强的优势,但是其重量大致会增加120kg以上。这款车型续航里程为300公里(只使用SOC的70%),整备质量为8.5吨,其轻量化水平超过了欧洲同类车型。
VOLVO FM ELECTRIC电动重卡
沃尔沃电动重卡在欧洲“油改电”重卡当中属于中规中矩,由于电池箱、电机、变速箱、电控等零部件全部实现模块化,因此快速推广到了全系列车型和全使用场景,目前在欧洲电动重卡推广方面处于领先位置。
中国电动重卡
在中国市场选择的“油改电”重卡为三一江山EV425车型,其“油改电”思路为:1、轴距加长400mm,由原有6×4重卡3400+1350mm轴距,加长为3800+1350mm;2、电池采用后背式,这种布置方式有利于换电,但是重心提升,在车辆急转弯时会造成车辆侧倾增加;3、采用集中驱动,沿用传统的少片簧平衡桥悬架,可以应对各种恶劣路况。需要说明一点,电动重卡如果使用电驱桥,则要匹配气囊悬架,由于簧下质量大幅增加,如果使用少片簧平衡桥悬架,会对电驱桥、悬架、车架造成巨大的冲击振动。
三一江山EV425整车电动机额定功率为367马力、峰值功率为550马力,电池容量为423kWh(度电),峰值扭矩2400Nm,电机效率高达95%以上,续航里程为270公里,使用双枪直流快充1小时即可充满。牵引车整备质量为11.7吨,比前三款车型重2吨左右。
三一江山EV425电动重卡
目前三一品牌在电动重卡市场排名领先,已经有上万台车辆在全国各地运营,积累了大量使用场景数据,有利于其技术迭代。
总结
商车邦通过对中美欧4款“油改电”重卡产品分析后认为:在短途重载运输场景当中,由于车辆平均行驶速度在50—60km/h,全新平台产品的空气动力学等优势反而发挥不出来。反之,“油改电”重卡的平台化模型化优势更加明显,其成本比全新平台低10%以上,并且研发周期短、研发费用低,更有利于市场化推广。