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CNG增程式电动重卡 更便宜的低碳长途重卡方案 未来可行吗?

CNG增程式电动重卡 更便宜的低碳长途重卡方案 未来可行吗?

卡家振凡

2023-02-07

【卡车之家 原创】新能源汽车的发展已经成为一种必然的趋势,我想这谁也不能反驳,甚至欧盟、日本等一些国家都提出规划,要在2035年起禁止燃油车销售。

但我们不可否认的是,就当下来看,长途运输卡车的纯电动化还有很长的路要走,“续航里程的局限性”“配套充电站的建设问题”“昂贵的价格”等等因素,都很可能导致在可以预见的5-10年,纯电重卡没有办法大规模普及,或者说普及会十分缓慢。

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另一方面,氢燃料电池和氢内燃机看起来也很有前景,但是就目前的商业化程度来看,无论是国内还是国外,氢燃料电池和氢内燃机相比纯电卡车,所要面对的困难还要更多,商业化进程恐怕也会更加缓慢。

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那在当下纯电重卡探索、发展的一个阶段中,有没有一种“中间选择”呢?比如介于柴油和纯电动之间,既能满足未来一段时间内严苛的排放法规需求,又能满足货运行业对车辆自身“长续航”“低运营成本”等方面的需求?

也许Hyliion公司和康明斯公司共同合作研发的“Hypertruck ERX动力总成”能带给我们一些有价值的参考答案。

●  天然气增程式 电驱桥动力系统

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ERX是一种全电动、电池供电的传动系统,由天然气发电机(作为增程器)给电池充电,利用电机给底盘提供动力。如果仅从概念来看的话,ERX似乎很简单,但是从实际硬件配置和布局的角度分析,它还是较为复杂的。

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它使用了康明斯“ISX12G”,12升排量的天然气发动机,该发动机不给车辆提供任何直接动力输出,它的作用是给发电机供电,为电池发电。同时该车的动力转向泵、冷却风扇和空气压缩机等附件都是电动驱动的,因此发动机可以在行驶时完全关闭。

与传统的燃油重卡不同的是,这台康明斯ISX12G发动机的后方连接的不是离合、变速箱,而是一台发电机。

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在动力方面,该车采用了6×4的底盘布局,两个后桥为集成式电驱桥,均由双速变速箱的独立控制电机提供动力,在位置布局上,每个后桥的电机安装在了桥包(差速器外壳)的前部。

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讲到这里,我们大概了解了“Hypertruck ERX动力总成”是怎么组成的,接下来就是最关键的部分之一了,相信也是大家最关心的方面——它的续航里程、运转表现如何?

●  可加注662升压缩天然气 续航1600公里

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首先,实拍的这辆搭载“Hypertruck ERX动力总成”的彼得比尔特 579重卡,装配了4个压缩天然气储气罐,总容量为662升(175美制加仑),使其自身的续航里程达到了1600公里(1000英里)左右。在发动机完全关闭、仅靠电池供电的情况下,其综合续航约为120.7公里(75英里)左右。

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个人设想下,在未来更严苛的排放法规实施后,这辆彼得比尔特 579重卡的纯电续航能力,可以支撑它行驶经过部分“零排放地区”或者“噪音消除区”,并且可在一些设立零排放区的城市郊区完成货物的装卸。

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同时根据Hyliion公司的官方宣称,“Hypertruck ERX动力总成”的充电系统经过系统的标定调教,充电系统更加智能。它可以在充电时使发动机在大部分时间保持在最省油的范围内运行,并且与传统的燃油重卡不同,“Hypertruck ERX动力总成”的发动机,不受变速箱升档、降档和车辆瞬间速度变化的影像,它会一直以相当稳定的速度运行,保持在磨损和油耗最小的转速区间内。

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同时,为了保证最佳电池电量,参与测试的比尔特 579重卡已经获得了相当多的实际运行数据,建立了一个“个预测充电系统”,它可以通过地形图提前获取车辆前方路况,卡车自己将自己判断、并提前作出“启动柴油机充电”的指令,同时它还拥有动能回收系统,能利用惯性充电。

同时,如果驾驶员提前规划路途中的充电站,它还会“尽最大可能保持纯电行驶”,达到更节能、更低碳的效果。

●  Hypertruck ERX 配置详细解答

CNG增程式电动重卡 更便宜的低碳长途重卡方案 未来可行吗?Hyliion创始人兼首席执行官 Thomas Healy(右)

Hyliion公司的创始人兼首席执行官托马斯·希利(Thomas Healy)在接受采访时,透露了非常多关于车辆具体配置和配置细节方面的问题,不过他同时表示,该产品正在开发中,许多配置和相关细节将来都可能发生变化。

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首先这辆参与试验、搭载“Hypertruck ERX动力总成”的比尔特 579重卡,现阶段对于驾驶室和整个驾驶室中控仪表几乎没有改动,变化最大的地方是它的变速箱档杆,由原来的换成了控制前进档/后退档切换,和调节动能回收工作强度的档杆。

ERX动力总成采用的康明斯ISX12N是经过少量优化的库存发动机,它拥有符合现阶段欧洲排放法规的免维护三元催化剂后处理系统,并且同样满足加州空气资源委员会(CARB)和环境保护署(EPA)的2027低氮氧化物排放标准0.02g/bhp-hr,即90%低于现行的北美EPA柴油标准。

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ERX动力总成系统采用了Meritor公司的“Blue Horizon 14Xe”集成式驱动桥。另外动力转向泵、空气压缩机和冷却风扇等辅助驱动装置均为电动,电气系统几乎不需要额外维护,而ISX12N发动机需要定期更换机油和定期更换火花塞。该卡车还配备了一个全电动HVAC系统,该系统基本上是免维护的,可以实现无怠速和无噪音运行。

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如果卡车停放时间过长,驾驶员可以手动启动发电机发动机并闲置一段时间(这是经过认证的清洁怠速发动机)为电池充电。现阶段该车搭载了一个原型平板显示器,用于显示电池充电状态和其它细节信息,但最终将集成到仪表板显示器中,其功能尚未确定。驾驶员可能能够控制充电系统和纯电池操作的某些方面,还有待进一步加强其操作集成度。  

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当谈到这辆车的自重时,托马斯·希利(Thomas Healy)给出了一个十分模糊的答案,“比全电动汽车轻,但比柴油重”,不过他还表示,如果客户对于车辆自重有更高的期盼,可以选择少装1-2个压缩天然气储气罐。

实拍的这辆搭载“Hypertruck ERX动力总成”的比尔特 579重卡的轴距为635厘米(250英寸),量产的“Hypertruck ERX”计划于2023年底或2024年初投产。

●  动态驾驶表现 动力表现优异

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2022年的12月20日,欧洲的卡车记者吉姆·帕克(Jim Park),试驾了这辆搭载ERX动力总成系统的比尔特 579重卡。他表示,在整体的驾驶操作方面,这辆车与其他任何自动挡的彼得比尔特579几乎一模一样。

但是有一点非常不同,就是这辆车在内部非常安静,即使当天然气发动机(增程器)在运转时,也是如此。

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这辆车两个驱动电机共670马力,当进行爬坡或者超车时,能够明显感受到巨大的扭矩输出和明显的推背感,同时还能感受到电机换档时轻微的动力间断。

随车的工程师指出,当两个驱动电机中的一个切换到高速档时,为了持续加速所需要的扭矩,另一个电机将继续保持低挡、持续提供动力;当第一个电机升档完成后并且车辆达到了油门开度对应的速度,第二个电机就会切换到高档,也就是说,该车的动力输出会更加顺滑。

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在测试动能回收系统时,吉姆·帕克(Jim Park)表示,其动能回收拥有3个(轻度、正常、全开)档位,能够感受到它与柴油发动机的缸内制动同样强劲,“相信在使用得当的情况下,司机在平常行驶时可以大量减少踩刹车的次数,延长刹车蹄片的寿命。

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经过实际测试,纯电模式下这辆彼得比尔特 579重卡,驾驶室内的噪音比普通柴油重卡大概低10分贝,不过当天然气发动机(增程器)和发电机工作时,声音有点大,按照经验判断,比冷藏集装箱的发动机声音小一些,可能是因为发电机处于驾驶时的下方,噪音得到了一定程度额抑制。

●  编后语

从目前来看,Hyliion公司和康明斯公司共同合作研发的“Hypertruck ERX动力总成”的进展十分顺利,它是一种“比柴油更清洁、比纯电更便宜的长途卡车动力方案,同时它本质上没有任何前期基础设施成本,不需要任何相关配套的充电基站。很可能在未来美国新能源长途重卡实现低碳、脱碳的进程中,承担重要角色。

那关于这辆搭载“Hypertruck ERX动力总成”彼得比尔特 579重卡,你是怎么看的呢?你认为这样的模式可行吗,可以在评论区一起来聊一聊。(文/刘振凡)

注:本文为卡车之家原创,版权归卡车之家所有,任何媒体、网站或个人如转载、引用时,请须注明“来源:卡车之家,并标明作者”,对于侵权行为,卡车之家保留起诉权利。

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