卡车之家

来卡车之家App

看一手行业资讯内容>>
立即打开
返回

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

2022-09-07 04:00:00 孔祥祺

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

【卡车之家 原创】说起新能源卡车,很多卡友总觉得跟自己距离还是太远了,“跑不远吧?”“这车挺贵的吧?”但从新能源卡车近些年的发展趋势来看,得益于对运输场景的精准拿捏、国家的补贴政策、排放升级的促进,其确实在2021年迎来了一个小高潮,在卡车中的占比进一步扩大,这一波“逆风飞翔”,让很多人对新能源卡车的信心大增。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

本期,小编就为大家盘点下新能源重卡的三大技术路线,它们分别是:纯电动,混合动力、燃料电池。那么它们分别是如何实现的呢?各自又有何优劣呢?带着这些疑问,小编带你快速了解一下。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

电动重卡顾名思义就是以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶的重卡。与传统的内燃机重卡相比,电动重卡最直接的区别就是“发动机”不一样了,纯电动重卡使用了电动机代替了传统的柴油/汽油发动机,以电池组代替了燃油,在电控系统的控制下以电动机提供动力驱动车辆前行。电池、电控、电机也便是我们常提到的“三电系统”,“三电”的技术优劣很大程度上决定了整车的性能。

纯电动重卡的驱动形式主要有三种,分别是中心电机驱动、中央电机驱动桥、轮边电机驱动桥等方案。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

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。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

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(一般采用横置)、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。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

而从补能方式上看,电动重卡大致可以分为充电式和换电式重卡。由于换电式重卡很好解决了续航和补能效率的短板,再叠加车电分离的销售模式,大大提升了换电式重卡的竞争力和吸引力。据了解在2021年间,所有纯电重卡销售数量中换电车型占比高达43%。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

作为时下最流行的换电模式,其大幅度减少了车辆补能时间。现在的换电重卡更换动力电池的时间仅约5分钟,甚至可以媲美燃油重卡加油的速度,这使得重卡出勤率以及相应的日行驶里程大幅提升,进一步降低了使用成本。

此外,换电式重卡大多还提供车电分离的电池租赁金融方案,这可以大大降低客户购置车辆的资金压力。

并且换电重卡模式更受政策偏爱,如高排放企业为满足碳中和要求,给予纯电卡车在运输趟数、运输价格等方面的优待,以提升新能源车辆使用比例,避免节能减排未达标带来的减产惩罚风险。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

不过换电模式现在也有一些痛点亟待解决,由于电池厂家不一、换电模式不同(如顶换模式、侧向换电模式和整体双侧换电模式等)导致接口标准尚未统一,这使得不同品牌、不同换电模式间难以通用,间接增加了建设成本。这一点需要在主机厂、换电站和电池厂商之间共同构建标准统一的换电模式才能加快其发展。

在短驳运输场景下,纯电动重卡尤其是换电式重卡可以说是广受好评,不仅实现了节能减排的功效,对于降低运营成本也有极大提升。不过纯电动重卡的发展也受到一些因素的制约,如自重、配套设施建设、价格等,并且在中长途运输场景下纯电动重卡也难以有大的作为。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

补能用时:快充普遍在1-2个小时,换电式重卡的换电用时仅5分钟左右;

续航里程:常见的280kW·h重卡的续航里程在200公里左右;

经济性:我们以配备282kW·h电池可续航约200KM的换电重卡为例,使用换电或充电的方式进行补能,约300元便可续航200KM,约合1.5元/公里。而同样的工况下使用柴油重卡跑200KM,按每百公里35个油,每升7.5元计算的话,跑200公里需加油525元左右,约合2.625元/公里。

如果按每年运营15万公里计算,电动重卡一年用电费用约225000元,柴油重卡燃油消耗约393750元。如果将保养维护方面计算进去,电动重卡可节省的就更多了,实际使用成本或不到柴油重卡的一半。

●  优点:

经济性最佳、政策支持较多。

●  劣势:

续航较短、自重较重、充电较不方便、换电模式标准不统一等。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

混合动力重卡是较为成熟的新能源技术方案,并且其增加的成本也是最低的。在电池技术没有重大突破,以及充电基础设施没有全面铺设到位的情况下,混合动力重卡因其没有续航危机,还能较轻松满足节能减排的要求,是现阶段最为稳妥的过度方案之一。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

乘龙H5V混合动力卡车

混合动力重卡的动力系统,多采用“单电机+AMT”的并联混合动力为主,该系统技术成熟度高,可以最大限度保持原车型动力系统布置方式,结构简单,成本较低,系统稳定性较高。根据整车运营场景要求,可选插电式或不插电的方案;车辆具备纯电动、常规动力和混合动力三种驱动模式。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

混合动力重卡的工作原理如下:

- 在低速起步阶段,离合分离、发动机怠速或者熄火,电机单独驱动车辆。
- 在中高速阶段,离合结合、由发动机驱动;若动力需求强烈,则由电机提供助力扭矩,多余的发动机扭矩,还可用于电机发电。
- 在减速阶段,离合分离、发动机怠速或熄火,由电机进行制动回收。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

基于这种“扬长避短”的工作模式,混合动力重卡的优势就很多了,如采用电机起步时可有效缩短车辆起步时间;通过电机助力、提高车辆的加速能力和运营效率;车辆减速制动时,电机回收制动能量(储存至动力电池,可再次用于驱动),可节省燃油消耗、提升车辆的运营效益。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

除了这种常见的混合动力重卡以外,像国外还有带受电弓的混合动力重卡,它可以借助高速公路上的接触网汲取电能来行驶,在离开接触网时使用动力电池或内燃机来继续行驶。

我国目前的补贴政策中,对于混合动力货车仅有插电式享受补助,因为混合动力重卡没有纯电动重卡和燃料电池重卡更大的政策引导,发展稍缓慢一些。

我们通过混合动力重卡的工作特性可以看出,该车型较为适用于频繁起步停车、怠速时间长、大载重、长里程、油耗基数较大或对动力性有较高要求的场景,例如城建或矿用自卸车和干线牵引车等。

补能用时:基本与燃油重卡无异;

续航能力:三者中最长,基本达到传统燃油重卡的续航水平;

经济性:以40吨以上的混合动力牵引车为例,在高速公路运营的节油率可达10%,在国道省道运营的节油率可达15%-25%,大概花费1.9-2.3元/公里

●  优点:

技术成熟、补能用时短、续航与传统燃油重卡接近。

●  劣势:

仍需要内燃机、自重较重、经济性在三者中最低。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

柴油卡车污染严重,而电动卡车续航又不够给力,燃料电池重卡可以说很好的弥补了上面两位的不足之处。因其反应副产物主要是水,以节约能源和保护生态环境的角度来看,燃料电池技术被很多人认为是最有发展前途的技术。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

燃料电池重卡中最具代表性和最为广泛使用的就是氢燃料电池重卡了,虽然氢燃料电池名字里带了“燃料”,但它其实并不会燃烧,如果真烧起来那电池可真就危险了。它是把燃料中的化学能,直接转化为电能的能量转化装置或者说是发电装置。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

燃料电池将氢气送到负极,经过催化剂(铂)的作用,氢原子中两个电子被分离出来,这两个电子在正极的吸引下,经外部电路产生电流。失去电子的氢离子可穿过质子交换膜,在正极与氧原子和电子重新结合为水,水成为了该反应过程中的唯一“废料”。

氢燃料电池,通过控制氢气与氧气的化学反应,不让这个过程发热,而是发电,再通过电机把电能转化为动力,其转化效率高达60-80%。而优秀的柴油机的能量转化效率约为50%左右,氢燃料电池车的能量转化效率是其1.5倍左右。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

氢燃料电池所产生的电能经逆变器、控制器等装置,给电动机供电;再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶。

所以我们也可以将氢燃料电池重卡简单理解为背着“化学能发电机”的电动重卡,氢燃料电池是一种能量转化装置,它可以将氢燃料通过化学反应转化为电能,类似于电化学发电装置,因此被称为燃料电池。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

燃料电池重卡的主要技术路线有增程式、混合功率模式及全功率模式。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。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

补能用时:普遍在3-5分钟;

续航能力:以中国重汽黄河氢燃料重卡为例,单次加氢29.5kg,可获得约560km的续航能力,较电动重卡更长;

经济性:以补贴后氢气价格25-30元/kg计算的话,其每公里的费用约为1.6元左右,略低于混合动力重卡的1.9-2.3元/公里,更低于传统燃油重卡的2.4-2.6元/公里。

●  优点:

完全零排放(排除制氢过程)、续航能力较纯电动更长,可满足城际/省际运输需求。

●  劣势:

整车系统成本高、加氢站普及度不够高等。

由此我们可以总结出三种新能源重卡技术路线的大体情况:

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

●  编后语:

在国家的双碳战略目标下,国家对新能源卡车的支持力度是非常大的,这点从新能源卡车的强劲的增长态势上就可以看出。我国在新能源重卡产业布局方面是以纯电动、混合动力和燃料电池为“三纵”的技术路线,作为最为成熟的技术路线纯电动重卡可以说是当前新能源重卡的中流砥柱,而随着燃料电池重卡逐步走向成熟,它在未来也将会占据一席之地。

电动、混动、燃料电池,新能源重卡怎么选?了解技术路线就好下手

图片来源于罗兰贝格

如果以现阶段选车的角度来看,那么短途高频,运距在500km以下的场景较为适合纯电动重卡;500-1000km的运距则更适合于燃料电池重卡;而在更远的距离上,混合动力重卡或者燃油重卡则可以更好胜任。卡友们,您认为以上三种新能源重卡技术路线谁会获得最大的发展前景呢,一起在评论区里聊聊吧。(文/孔祥祺)

参考材料:

罗兰贝格商用车前瞻技术趋势白皮书

点击阅读全文
牵引车新能源一线卡车
打开APP,看更多精彩内容
打开APP,看更多精彩内容