新能源重卡发展综述

陈汉君 曾壮 金银花

摘 要：新能源技术在国内外重卡领域取得了一定的发展，文章对混合动力重卡、纯电动重卡和燃料电池重卡的技术路线、主要产品、应用等方面进行了总结，归纳了国内外新能源重卡的发展现状。

关键词：新能源重卡;技术路线;主要产品

中图分类号：U469  文献标识码：A  文章编号：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

在日益加劇的能源压力和环保压力下，发展新能源汽车已成为全球汽车与能源产业转型升级的战略举措。政策的推动支持、市场的需求、技术的突破，均推动了新能源汽车的发展。

新能源技术在商用车上的使用，国内外大多应用在动力要求相对低的城市客车上，因其在城市运行，环保效果明显。

实际上，重型货车对大气污染的影响不容小觑。根据环境保护部发布的《2018年中国机动车环境管理年报》显示，重型货车仅占汽车保有量的3%，但在CO和HC排放上，重型货车占各类汽车总排放量的1/5，在NO_X和PM排放上，重型货车占比更是高达各类汽车总排放量的50%和60%。因此，加快重卡领域的新能源化对于减少排放降低污染意义重大。

近几年，在对于新能源动力系统的要求更高的重卡领域，混合动力、纯电动和燃料电池技术不断发展，新应用场景不断开发，需求持续增长，新能源重卡已然表现出发展潜力。

1 混合动力重卡

1.1 混合动力重卡的技术现状

新能源汽车技术发展至今，混合动力技术最为成熟，增加的成本最小。目前混合动力系统包括串联式、并联式和混联式三种。

并联式混合动力系统由传统的内燃机系统和电机驱动系统组成，发动机、电机和变速器配合使用组合成不同的动力模式，可适用于多种不同的行驶工况，能量利用率高。

目前国内外混合动力重卡基本都采用了并联式混合动力系统。该系统技术成熟度高，最大限度保持原车型动力系统布置方式，结构简单，重量较轻，成本较低，系统稳定性较高。

1.2 主要的混合动力重卡产品

1.2.1 国外现状

混合动力在日本和欧洲发展较早，欧洲的汽车制造商推崇混合动力，日本大力投入混合动力研发，引领着混合动力汽车的发展。除此之外，近年来混合动力在北美市场的快速增长也不容小觑。

早在2009年已投产的沃尔沃FE垃圾回收车，采用并联式混合动力系统，最多可省油20%。

2019年日野发布日野Profia重卡的混合动力车型Profia Hybrid。Profia Hybrid采用并联式混合动力系统，应用人工智能系统进行控制，根据重卡的载重情况、道路坡度、发动机状态、道路交通状况、驾驶员驾驶风格和习惯等，自行判断并采用不同的动力输出模式。根据道路实测试验结果，与传统燃油车相比，日野Profia Hybrid可节省约15%的燃油，并相应减少CO₂的排放。

美国伊顿公司的混合动力系统为并联式混合动力系统。目前，伊顿与戴姆勒、达夫等卡车公司均有合作关系，其系统广泛应用在多种卡车产品上。

1.2.2 国内现状

国内混合动力重卡的研究相对较少。2019年3月，国内有三款混合动力重卡同时登上工信部第318批新车公告。青汽解放悍V 6×4混合动力牵引车，搭载了261kW柴油机和额定功率75kW的永磁同步电机。东风天龙6×4混合动力牵引车，搭载了343kW柴油机。中国重汽HOWO 6×4插电式混合动力自卸车，采用并联混动系统，搭载了276kW柴油机和额定功率40kWh的电池。

1.3 混合动力重卡小结

在自重和环保压力之间，混合动力重卡找到了平衡点，尤在中长途运输方面具有优势。

我国目前的补贴政策，对于混合动力货车仅插电式享受补助，混合动力重卡没有纯电动和燃料电池重卡的政策引导，发展稍显缓慢。

2 纯电动重卡

2.1 纯电动重卡的技术现状

纯电动重卡的技术路线灵活多样，主要包括中心电机驱动、中央电机驱动桥、轮边电机驱动桥等方案。中心电机驱动方案，与传统燃油车的布置方式基本一致，取消了发动机和离合器，用驱动电机连接变速器，原车平台的借用程度最高。中央电机驱动桥方案在原传动驱动桥主减速器的位置上集成驱动电机（一般为横置）、变速器等零部件，集成度高，布置空间占用小。轮边电机方案将两个驱动电机及变速器分别集成在车桥左右两侧，由两个电机分别驱动该侧的车轮。目前以上三种方案都有厂家采用。

由于纯电重卡的续驶里程仍有待提高，且充电时间长，对充电站等基础配套设施要求高，目前更适用于行驶范围固定、行驶时间固定的领域，如场地用车和固定线路运行等。

2.2 主要的纯电动重卡产品

2.2.1 国外现状

戴姆勒eCascadia半挂卡车，用于城际间物流和港口运输，配备550kWh电池组，续航里程为400km左右，可在90分钟内完成80%的充电。2019年首批两辆eCascadia已交付客户。

达夫CF 4x2牵引车，用于轻载城市物流，配备了170kWh的锂离子电池，续航里程为100km左右;快充30分钟，充满则需要1.5小时。

沃尔沃纯电动FL卡车，配备300kWh电池组，用于城市配送和垃圾处理，快充需要两个小时。

2.2.2 国内现状

比亚迪T10纯电动自卸车，采用中央驱动桥方案，三电系统均为比亚迪自主研发，电机额定功率150kW，电池容量435kWh，续航里程260km。在2018年深圳的深圳蓝政策发布后，拿下首批500辆订单，2019年销售超过3000辆。

开沃纯电动8×4重型自卸车，采用中心电机驱动方案，电机额定功率240kW，电池容量411kWh。2019年10月，开沃正式交付首批300台纯电动8×4重型自卸车（共计1000台订单）。

大运重卡纯电动6×4牵引车，采用中心电机驱动方案，电机额定功率250kW，电池容量374kWh。该车2014年推出，已实现国内首个纯电动牵引车批量下线。

2.3 纯电动重卡小结

鉴于环保压力，纯电动重卡的潜在需求巨大，受限于自重、配套设施、价格等，市场未能进一步打开。在专用车和短途货运领域，纯电动重卡的需求已经呈现，市场销量正在稳步增长。

3 燃料电池重卡

3.1 燃料电池重卡的技术现状

燃料电池重卡目前主要的技术线路有3种：增程式、混合功率模式以及全功率模式。

增程式大多应用于燃料电池功率与整车功率需求差距较大的情况;全功率模式对燃料电池的要求最高，燃料电池的额定功率基本上大于或者接近于整车的最大功率;混合功率模式介于两者之间，在燃料电池功率进一步提升前，混合功率模式应用最广泛。

目前，燃料电池汽车已基本完成燃料电池系统、动力系统和整车的集成及性能研发，进入商业化示范阶段。由于燃料电池系统功率偏低，车载储氢能力尚有不足，燃料电池重卡的发展仍有限制，后续的发展重点集中在关键技术升级、加氢基础设施建设、推广示范运行等方面。

3.2 主要的燃料电池重卡产品

3.2.1 国外现状

丰田FCET氢动力卡车，由丰田和美国肯沃斯联合开发，采用丰田燃料电池系统（TFCS），搭载了2个114kW的燃料电池，续航里程480km，用于港口及周边区域集装箱运输，目前已进行了两年的測试，2020年将投入示范运行。

现代燃料电池重卡，以创虎重卡为原型，搭载了2个95kW的燃料电池，续航里程400km。现代和瑞士氢能公司H2 Energy达成谅解备忘录，拟从2019年到2023年投放1000辆燃料电池重卡。

3.2.2 国内现状

2017年中国重汽推出一款氢燃料港口牵引车，成为国内首台重卡产品。该车采用增程式技术路线，以小功率燃料电池匹配大容量动力电池，燃料电池产生的电能仅供给动力电池。

2019年10月，江铃重汽推出威龙4×2氢燃料牵引车，该车技术路线为混合功率模式，燃料电池系统功率为95kW;大运推出6×4燃料电池牵引车，燃料电池系统功率为87kW。

2019年11月，上汽红岩推出8×4燃料电池自卸车，采用混合功率技术路线;陕汽推出了搭载120kW燃料电池系统

的旗舰重卡X5000。

在示范运行方面，2019年10月，3台氢能牵引车在青岛港投入测试运营，实现了国内氢能重卡的首次落地应用。2019年12月，山西长治市签署了《长治市氢能重卡物流示范园区建设项目战略合作协议》。

3.3 燃料电池重卡小结

作为新能源重卡的重要方向，燃料电池重卡目前处于起步阶段，需集中突破核心部件、系统集成、关键材料等技术领域，并推动燃料电池重卡的规模化示范运行。

4 结论

国内新能源重卡整体处于起步阶段，其发展现状呈现出根据其自身的不同技术路线匹配不同适用领域的特点。简言之，纯电动适合短程使用，高环保要求的领域对纯电动的需求更明确;混合动力适合中程使用，适用于城市复杂工况（频繁起停、加减速等），考虑出勤率和可持续性等因素，混合动力相对其他新能源形式更高的技术成熟度体现出优势;燃料电池适用于长途重载，在关键技术攻关后，将成为新能源重卡的终极解决方案。

综上，纯电动、混合动力、燃料电池等技术路线各有其特点，也均有其适用的应用场景，应建立合理细致的发展规划，依托产业联盟，促进技术发展，进行配套设施建设，全面推动新能源重卡的发展。

参考文献

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