一种基于“卫星消防站”纯电动轻卡消防专用 底盘研发方案浅析

袁鸿儒，付亮亮，唐 乾，任 鹏，刘 庚，李 锋

（陕汽集团商用车有限公司，陕西 宝鸡 721000）

前言

随着人们环保意识的增强，为缓解化石能源对环境的危害，发展新能源汽车是顺应国家战略的一项长期工作。消防车作为特种装备，势必要迎合商用车电动化趋势。深圳、成都、北京、西安等作为充电基础设施相对完善的城市，已在积极尝试推广新能源消防车。

1 新能源商用车现状及趋势

1.1 新能源商用车重、中、轻产品结构

据2020年卡车保险数据统计，新能源商用车以轻卡为主，占比71%，中卡占比11%，重卡占比18%，中重卡占比不大，十四五期间，中重卡占比将会进一步增长。

1.2 新能源商用车各系列车型占比

新能源商用车以载货车为主，占比65%，专用车次之，占27%，牵引与自卸车占比较小，分别占5%、3%，十四五期间，牵引、自卸、专用等车型增长将会加速。

1.3 新能源商用车技术路线

纯电动、混动（插电、非插电、增程等）、燃料电池（氢燃料、甲醇等）是目前新能源商用车的三种主要技术路线，现以纯电动（占比97%）为主，随着新能源电池、电堆、制氢、储氢等核心技术的突破，充电基础设施的完善，车辆应用场景的多元化充电模式需求的满足等，未来混动及燃料电池为动力的车型增量可期。

1.4 新能源轻卡趋势及主销区域

2017年新能源轻卡产品达到峰值51495辆，后受限国家补贴逐年退坡及Ekg等技术指标的不断提升，导致近年销量有所下降，2019年降至13529辆，考虑到补贴延续[1]及国家十四五新能源商用车发展趋势研究分析，十四五期间新能源商用车将迎来发展黄金期。

2020年新能源轻卡主销区域以广州、四川、湖北、湖南、河南等的省会城市为主，全国各区域差异明显，存在严重不平衡，随着十四五新能源商用车电动化战略的逐步推进此现象有望得到缓解。

综上所述，考虑到轻卡新能源载货车成熟的市场应用技术积淀，国内各城市街道、社区、乡镇等“卫星消防站”对机动灵活及功能多样的轻微卡消防车辆装备较大的需求缺口，因此研发一款新能源轻卡消防专用底盘意义深远。

2 新能源轻卡消防专用底盘研发

2.1 主要性能及配置参数

通过走访西安、宝鸡部分消防中队、大队、卫星消防站工作人员了解消防车辆日常执勤情况，研讨分析出警及现场灭火、救援过程中对车辆装备的要求及所面临的困惑，初步形成了纯电动轻卡消防专用底盘设计的整体方案，主要性能及配置参数见表1。

表1 轻卡纯电动消防专用底盘主要性能及配置参数

2.2 底盘整体方案设计

消防车作为24小时全天候满载待出警的特种执勤车辆装备，底盘不但要满足上装多功能的改装需求，而且在可靠性、通用性、模块化、轻量化等都需综合考虑，底盘布置方案见图1。

图1 新能源轻卡消防专用底盘关键系统布置

2.3 上装多种取电方式设置

“卫星消防站”消防车辆装备虽从外形和总质量参数看远小于6×4或8×4泡沫、水罐、救援类、举高类等消防装备，但大多具备“一车多能”的灭火、救援、照明等功能，以灵活应对初期火灾现场随时发生的各类救援，因此，底盘提供的PDU高压配电、DC-DC低压配电等多种取电方式可供上装灭火、救援、照明等功能的实现。

2.4 承载轻量化

车架总成、动力电池托架总成等主要承载件均采用高强度材料，并经CAE模拟仿真，较普通货车降重约200 kg，可最大限度地装载更多灭火剂或消防救援装备，以应对不可预见的现场警情，图2为轻量化车架及电池托架总成。

图2 纯电动轻卡轻量化车架及动力电池托架总成

2.5 整车可靠性

依据纯电动载货车运营过程中市场反馈的售后问题重点分析后形成优化方案，以提高系统可靠性、提升整车性能，如动力电池系统全防护设计以提高系统安全性、三维布线避免高压线束干涉及打折等引起的绝缘故障、膨胀水箱+PWM调速风扇+电子水泵解决冷却系统寿命短的问题等，图3为三维布线设计。

图3 各系统优化设计以提升整车可靠性

2.6 系统模块化

车架全新设计满足承载4.5 t、通用化横梁、标准孔径及孔距的纵梁结构以适应不同规格零部件装配；模块化电池托架适用电池容量54～64.6 kWh；动力总成符合80～100 kW高速单减发动机；转向、冷却、控制等系统也形成模块化设计理念，见图4。

图4 各系统模块化设计方案

3 纯电动轻卡消防车推广应用

3.1 纯电动轻卡消防车试制及验证

经与国内一知名消防改装企业充分沟通、交流，针对改装的适用性对底盘布局进行了进一步调整，底盘试制试验后经加装上装消防装备，一辆纯电动高压高效喷雾消防车辆下线并顺利通过国家消防装备质量监督检验中心的各项性能检测，现服役执勤于某消防大队，见图5。

图5 纯电动轻卡高压喷雾泡沫消防车

3.2 纯电动消防专用底盘系列化

自4.5 t轻卡纯电动消防专用底盘顺利研制并成功推广后，结合站点日常训练及出警过程中对车辆的一些适用性需求，完成了纯电动中卡消防专用底盘设计规划，8 t中卡系列化纯电动消防专用底盘及整车顺利下线，见图6。后期依据市场变化逐步将开展4×2、6×4、8×4等重卡类消防专用底盘的预研工作。

4 结束语

经过前期大量的市场调研、方案论证、系统优化、试验 验证及与国内多个知名消防改装企业强强合作，终于顺利推出系列化纯电动消防专用底盘的研发试制及适用性多用途消防功能的上装改制，相信在十四五国内国际双循环的经济大环境及商用车电动化趋势潮流中，纯电动消防车将会迎来大的发展。