深度解读新能源商用车的未来7大发展趋势

我国新能源汽车在近10年来呈现了极其高速的发展态势,无论是技术和产品已经日趋成熟,尤其是在诸如电池等领域,大有赶超国外先进企业的表现。

随着电动化发展不断深入,车联网、自动驾驶、换电、氢燃料等新概念新技术也得到了突破,不仅表现在乘用车上,在货车等商用车领域更是如此。

深度解读新能源商用车的未来7大发展趋势插图

本文就从技术和产品两大角度入手,全面剖析国内新能源货车的发展趋势——

1、未来15年,是磷酸铁锂的“天下”

和乘用车一样,电动货车搭载的电池主要也分为三元锂和磷酸铁锂两大类。在2020年之前,由于磷酸铁锂的能量密度较低,且处于轻量化的考量,国内应用规模最大的仍是三元锂电池。

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但三元锂电池有一个致命的问题:安全性较低。主要由于其受到撞击和在高温环境下的起火点低,非常容易导致工况相对乘用车更恶劣的货车出现自燃现象。不过当下,随着比亚迪推出磷酸铁锂刀片电池,磷酸铁锂的技术日益成熟,电池包能量密度普遍可达140Wh/kg,甚至已有超过170Wh/kg的产品出现。

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如今钴元素稀缺,磷酸铁锂电池的成本优势也逐渐显现。可以判断,未来15年内,磷酸铁锂电池将会是新能源货车尤其是纯电动货车首选的主流。

2、大势所趋,电驱动系统集成化

传统燃油货车的动力总成由发动机、变速器、传动轴、驱动桥等部位组成,早期纯电动货车采用了“油改电”的技术路线,也就是说和传统的动力总成一样,只不过把发动机换成了电机、变速器换成了减速器。

“换汤不换药”带来的结果是成本高昂、重量巨大且传动效率低下

但随着乘用车电驱平台的发展,货车的电驱动总成也得到了启发,为了降能耗、降重量、降成本,目前逐渐出现了同轴桥、集成桥等多种驱动总成形式。

微轻型纯电货车:同轴桥

同轴桥指的是将电机、行星减速器、差速器和桥壳同轴布置成一个整体的电驱动总成,如下图所示。

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可以明显看出,这种总成方法传动链短、零件少、结构紧凑,相比于电机直驱,完全省去了中间传动轴。据数据统计,这样的布置可以平均减轻重量10-25%,且传动效率比直驱高出3-5%。

要知道,新能源货车的主要应用场景就是城际短途和城市物流,一般来说都是高速路况,而同轴桥的结构非常适合。

中重型新能源货车:集成桥

相比于纯电动货车,中型和大型的新能源货车并不能采用同轴桥的形式。未来有可能会逐渐从电机直驱转向集成桥。

集成桥指的是电机、变速器/减速器、差速器和车桥高度集成的电驱动总成形式。和同轴桥相似,也可以压缩总成体积,且对于中型和重型的电动货车来说,可以放下更多的电池。

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但需要注意的是:国内目前在集成桥的技术上并没有我们想得那么成熟,成本目前还比较高,再加上中重型货车的工况、路况都远比小型汽车复杂,所以这项技术在未来短期内还无法大规模在市场上有所应用,当前仍然会以电机直驱为主。

3、多合一的主流,高压电控集成化

相信所有从事电动车领域的人应该都知道多合一的电驱总成,这里就不再多作赘述。重点来讲一讲在新能源货车上的高压电控集成。

新能源货车上三合一、四合一甚至是八合一的高压电控案例目前并不多。这还是由于新能源货车的工况更为复杂,但这并不妨碍多合一高压平台也成为货车的趋势之一。

多合一带来的最大效益就是空间压缩,将驱动电机控制器模块、DC-DC电压变换器模块、PDU高压配电模块和OBC车载充电器控制器模块几乎都集成到一个盒子里,把本就被电池占用的货车内部空间利用到极致。

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商用车多合一电控

这意味着整体的成本可以大大降低,同时可靠性和运行效率也会更高。

4、万物互联,货车也要智能化

货车的智能化将是下一个重点技术研发方向。和乘用车相似,新能源货车的智能化一般指的是包含了智能驾驶/自动驾驶、车辆网、车辆安全、智慧座舱、人车交互等功能的系统,此外包括远程系统。

想象一下:一辆不需要司机的短途新能源货车,能够为行业带来多少收益?

当行车安全得到保障时,无人驾驶货车(包括行驶、驻车和上下货)在一些特殊场景比如矿场、港口、封闭式园区等领域应用时,可以大幅提高货运效率、降低人工成本。

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无人自动驾驶电动卡车Pod

不仅如此,当智能化发展成熟时,结合物联网、大数据、云平台等技术,可以通过共享运力,打造一个全新的货运生态,改变当前的物流、运输产业模式。

看完技术,我们再来看看新能源货车的产品发展趋势。

5、环卫&城市物流车:基本全部纯电化

环卫车和城市物流车较为相似,都是日均里程在150-200km以内,且行驶区间都是在指定范围内。物流车对速度有一定要求,环卫车则平均车速在50-60km/h左右。

基于这些特点,环卫和物流车将成为货车纯电化趋势首当其冲的产品之一。但目前没有大规模普及的主要原因仍然在于技术不够成熟,且成本较高。

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以4.5吨纯电轻卡为例,其续航仅为200km左右,且冬季会缩水,充电时间延长,影响使用效率。虽然近几年售价大幅降低,但仍比燃油车高出许多。

所以未来环卫和城市物流车产品的主要发展方向将会重点往轻量化、低成本、低能耗走,当然这也对技术方面提出了新的要求。

此外随着电商平台的发展,物流车和环卫一样几乎已经成为了刚性需求,市场体量巨大,在市场驱动和政策的双重驱动下纯电化是必经之路。

6、城建物流&特殊场景,换电加持,部分新能源化

城建物流指的是负责城市及近郊的建筑垃圾和建筑材料运输的货车,包括自卸车、搅拌车、渣土车等等,单日最高运营里程为500km,目前大多数都是中重型卡车。

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比亚迪纯电渣土车

港口物流车顾名思义,服务于港口内外,主要以牵引车为主。港口内的牵引车目前基本24小时运营,但里程不长,为封闭区域内的运营;港口外的牵引车产品运输里程不定。

矿山物流车主要为自卸车、牵引车等等,行车路线非常固定,同样也是24小时运营,日均里程150km左右。值得注意的是,矿山物流车载充电换点等基础设施建设方面有着不同于其他产品的高度自主权。

这些产品的共同点在于,极度注重运输效率。不像物流车和环卫车可以有足够的充电时间,如果在充电上耗费太多时间,那么成本就会高到无法估计。

所以换电成为了电动重卡的新方向。越来越多的国内厂商推出了纯电动渣土车、搅拌车、牵引车等等。相比于需要1.5-2小时的充电,5-10分钟即可完成的换电更具经济效益。

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纯电搅拌车 黑色部分为电池

所以可见,换电技术将有助于这些领域的产品进行新能源转型。但目前换电站的建设和规模化应用,以及换电的可靠和安全性问题还需要进一步论证。

7、长途重卡,氢燃料技术或成新出路

对于重型卡车来说,电动汽车的动力和续航很难满足其动辄上千的里程。但重卡又是排放界的“老大难”,氢能或许是重卡的新出路。

我国2020年10月发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中明确提出,到2035年,氢燃料电池汽车实现商业化应用;以燃料电池技术作为三纵之一,布局整车技术创新链,在突破关键零部件技术方面,将氢燃料应用支撑技术作为核心技术攻关工程;攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池汽车应用支撑技术。

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氢燃料重卡也许是未来长途运输的主要方向,但目前还有加氢站、氢电池寿命、成本高昂等问题亟待解决。虽然短期内还无法大规模商业化应用,但不能否认氢能卡车在这方面的巨大潜力。

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