國家新能源汽車戰(zhàn)略不斷推進,新能源卡車市場高速增長,其中電動卡車發(fā)展相對較快。最重要的表現(xiàn)便是,電動重卡市場從以前的不溫不火變成了如今的炙手可熱。
那么,目前電動重卡是如何分類的?都有哪些優(yōu)缺點呢?
一、電動卡車分類(按公告進行分類)
1、純電動箱式運輸車,包括了車廂與駕駛室一體的封閉式運輸車和車廂與駕駛室分離的運輸車等車型。根據(jù)行業(yè)劃分標準,其主要包含電動微卡、電動輕卡等。從目前市場的銷量看,純電動輕型箱式貨車(即行業(yè)通常稱作的輕型電動物流車)占多數(shù),主要目標市場是運距較短的城配市場。
2、純電動載貨汽車或純電動欄板式貨車,二者實際上是一類車型。它的底盤結構跟微卡和輕卡相似,且駕駛室與載貨部分分離。這類電動卡車主要包含了輕卡、中卡和重卡類車型,主要目標市場是短途類載貨市場。
3、純電動倉柵式運輸車,它只是在純電動載貨汽車或欄板貨車的基礎上增加了欄桿,通常用于載生禽牲畜等,主要目標市場在短途的生禽牲畜運輸。
4、純電動冷藏車和純電動保溫車。這類車型就是在箱式運輸車內加裝了制冷保溫設備,目前公告里最常見的是微卡、輕卡改裝車型,也有少量的中重卡改裝車型。
5、純電動牽引汽車,是專門用于牽引掛車或半掛車的汽車,通常無載貨車廂,軸距較短,有兩根驅動軸。這類電動牽引車一般是6X2類重卡車型,目標市場主要在港口倒短運輸?shù)裙潭ň€路。
6、純電動自卸車和攪拌車等工程類車型。這類電動車中重類車型較多,主要應用于固定線路的中短途運輸場景,比如市區(qū)工地作業(yè)等。
二、電動重卡分類
根據(jù)車型,重卡可分為整車、半掛牽引車和底盤三類,根據(jù)用途可分為物流運輸類和工程建設類。其中,整車和半掛牽引車主要用于物流運輸,底盤主要用于改造工程用車,滿足工程建設需要。
目前我國傳統(tǒng)重卡一般是指總質量在14噸以上的卡車及其各種改裝車型。
根據(jù)GB/T3730.1-88標準,重型載貨車總質量>14噸。而在GB/T 15089-2001標準中,包括重卡在內的N3類車型,是指最大設計總質量超過12000kg的載貨車輛,沒有明確說明是哪類車型。
根據(jù)行業(yè)的統(tǒng)計口徑和習慣,業(yè)內在統(tǒng)計新能源重卡銷量時,大多數(shù)是統(tǒng)計包括總質量大于12噸的新能源貨車。
按目標市場和用途劃分,電動重卡包括以下車型:
1、純電動混泥土攪拌車;2、純電動自卸車;3、純電動載貨車;4、純電動牽引車和電動半掛牽引車;5、其他作業(yè)類的純電動專用車(如保溫車和冷藏車等);6、純電動環(huán)衛(wèi)車(如各類純電動垃圾車、純電動清洗車、純電動洗掃車、純電動抑塵車、純電動灑水車等)。
按補電方式劃分,電動重卡可分為普通純電動和純電動換電式兩大類。
普通的純電動類重卡主要是指車輛裝載的動力電池要靠外界充電樁來充電。而純電動換電式重卡車輛本身不裝載動力電池,主要采用車電分離模式,靠外界的換電站來換裝電池。
三、電動重卡優(yōu)缺點簡析
1、普通純電動重卡優(yōu)點簡析
普通純電動重卡在排放、駕駛體驗、使用成本及車輛管理等方面具有一定優(yōu)勢。排放方面,電動重卡依托電力驅動可實現(xiàn)零排放,且具有電機驅動帶來的噪音降低、換擋便利、振動減小等特點,極大改善了司機的駕乘環(huán)境;成本方面,電動重卡在部分應用場景中帶來的經濟效益明顯,電力消耗成本遠遠低于柴油車;管理方面,重卡電動化使得車輛數(shù)據(jù)更加容易采集及上傳分析處理,可進一步提升技術服務,優(yōu)化交通領域的能源供給,在某些封閉場景里(如礦山、港口),基于電動化的無人化技術應用,提高了安全性。
值得一提的是,目前純電動重卡的驅動一般都匹配多擋位的機械式自動變速器(AMT),這和傳統(tǒng)的AMT系統(tǒng)不同。EV-AMT去掉了離合器及機械式同步器,由電機主動同步代替機械式換擋時的摩擦被動同步,實現(xiàn)自動換擋。使用帶EV-AMT的純電動驅動系統(tǒng)和流行的直驅系統(tǒng)相比,除了能夠大幅提高動力性能外,還能有效減小電機扭矩需求,從而降低系統(tǒng)成本。且由于變速器的調速功能使電機保持在高效工作區(qū)域,大幅降低了動力系統(tǒng)耗電量,這也是純電動重卡一個顯著的優(yōu)點。
2、普通純電動重卡缺點也很明顯
一是自重大。
據(jù)了解,電動卡車普遍要比同類型的柴油卡車重很多,主要是因為需要裝載的電池較多。比如一輛電動6X4重卡牽引車,其電池重量通常能達到3噸多。究其原因,是因為電動重卡為了保證一定的續(xù)航,車上會安裝大量的電池,車輛的自重當然就大。
二是充電慢,效率低。
充電慢一直是電動卡車的弊病。一般說來,一輛電動重卡采用慢充的話,充滿電至少要幾個小時;實行快充,充滿至少也要近1個小時,且快充對電池傷害很大。
三是充電不便。
眾所周知,當下高速公路上很少有充電樁,這就導致絕大多數(shù)跑中長途的重卡客戶不愿意購買電動重卡。
四是續(xù)航里程受限。由于電池能量密度低,一般電動重卡的續(xù)航里程不能滿足重卡跑中長途運輸?shù)膶傩孕枨蟆?/p>
五是購車成本和使用成本高。據(jù)悉,一輛電動重卡無論是購買還是使用成本均比普通的燃油重卡要高不少,一般客戶是承受不起的。
鑒于上述不足,普通電動重卡大規(guī)模普及難度較大。
3、純電動換電式重卡技術路線分類及優(yōu)缺點簡析
純電動重卡的換電技術路線包括整體單側換電方案、頂?shù)跏綋Q電方案、整體雙側換電方案等不同方式,不同的方式各自具有優(yōu)劣勢。
較早進行試點示范的是頂?shù)跏綋Q電方案。由于該種換電方式采用鋼索吊裝電池包,電池包接近落座時,鋼索具有一定的柔性,比較容易實現(xiàn)誤差的兼容,所以頂?shù)跏綋Q電屬于技術簡單、成本較低、可行性比較好的換電方案,也是最早商用化的換電方案。因為頂?shù)跏綋Q電的定位方式比較簡單,對司機的駕駛技能要求較高,在港口、礦山等司機經過強化培訓的封閉場景,能夠發(fā)揮司機管理優(yōu)勢,使控制系統(tǒng)簡化降低成本。但由于換電過程自動化和智能化程度低,換電站進一步提高換電速度的潛力較低。此外,頂?shù)鯎Q電的抓具需要在車輛上方,設備總高度較高,在一些城市建設申報時會被定性為臨時建筑,需要進行臨時建筑審批,建站審批過程相對復雜。
整體單側換電的電池抓取機構是剛性的,機器人在抓取電池之間沒有柔性環(huán)節(jié)。如果車輛電池與既定位置對位偏差,換電機器人產生校正位置的力則會很大,導向機構會產生很大的損傷。所以,整體單側換電對智能化技術的挑戰(zhàn)更大,對控制精度的要求更高,需裝備激光雷達及視覺傳感器,導致其成本也相對比較高。由于整體單側換電智能化程度較高,對司機的專業(yè)性要求較弱,可適應城市中的渣土車、牽引車、水泥攪拌車等多類車型,且對司機換電停車的要求相對較低,其智能化裝備也發(fā)揮了較大價值。
整體雙側換電的優(yōu)勢是換電站主體裝備高度與車高相當,在城市建設時比較容易被定性為裝備,可以免去臨時建筑審批流程。這種方式可實現(xiàn)單車5分鐘內完成換電。整體雙側換電最大的優(yōu)勢是電池不占貨箱空間,適用于電池存儲位置有限的礦卡車型。整體雙側換電對部分必須雙側布置電池的場景及車型具有無可替代的優(yōu)勢。但是,由于整體雙側換電需要裝備兩套機器人及兩套電池存儲充電倉,其成本也相對較高。
總體看,換電模式可以克服普通電動重卡充電效率低和封閉場景下續(xù)航里程不足的問題,但不同技術路線的換電模式具有不同的優(yōu)劣勢。另外,換電重卡客戶還可以采用租賃電池的模式,這樣可以降低購車成本,減少客戶一次性投入成本壓力。
4、純電動換電式重卡大面積推廣仍有困難
雖然換電式重卡解決了普通電動重卡充電慢的問題,今后可能會成為替代普通電動重卡的一種途徑,但換電站建設仍面臨審批難度大、選址與配電接入難、換電共享化與智能化推動難等問題。各地換電站建設審批流程不統(tǒng)一,換電站建設的協(xié)調難度大,且許多城市未明確換電站可以享受新能源汽車充電基礎設施建設補貼,進一步拉大了與充電站建設、運營成本的差距。另外,目前電池標準不能統(tǒng)一,基礎設施建設各自為政。由于很多企業(yè)采用的動力電池生產廠家、規(guī)格、外形及尺寸不同,無法通用,企業(yè)只能各自建設各自的換電站,在基礎設施方面受到許多限制。同時,換電式重卡應用場景也有限,給今后換電重卡大面積推廣也有一定難度。
四、混合動力重卡分類及優(yōu)缺點簡析
1、油電混合動力類重卡優(yōu)劣勢分析
這類混動重卡由燃油發(fā)動機和電動機提供動力。一般電池容量較小,不提供充電接口,電池的能量通過重卡運行過程中的能量回收進行充電。該車型的電動機功率也不大,在起步和加速等場景時,電動機會輔助燃油發(fā)動機提供動力。因為有了電動機的輔助,充分發(fā)揮電動機的大扭矩優(yōu)勢,在起步和加速過程中的整體效率得到提升電動運輸?shù)跹b,并使車輛整體油耗顯著下降。
優(yōu)點:依靠燃油提供能量無里程焦慮,也省去充電的麻煩。缺點:對燃油依賴較大,節(jié)能和減排不夠理想。
2、插電式混合動力重卡
插電混動相比油電混動車型多了充電插口,動力提供由燃油發(fā)動機和電動機提供。不同的車企在PHEV上對于電池的容量吊車,電機的數(shù)量,電機的功率配置有較大差異,形成了不同的整車風格和特點。這類車型可以通過電機,燃油機的介入算法形成多種驅動組合。比如純電動模式、純燃油機模式、電機加燃油機混合模式等。
優(yōu)點:在充電方便,電量充足時,可采用純電動方式行駛,節(jié)能減排還可降低用車成本。在電量不足充電不便時,采用燃油行駛二手吊車,遠行無憂。
缺點:技術比較復雜,電池電量和成本、重量、純電續(xù)駛里程的矛盾不好協(xié)調。電池電量小了充電的作用不大,電池大了成本高、重量大。
3、增程式電動重卡
增程式混合動力重卡是用發(fā)動機進行發(fā)電,電動機進行驅動的。當電池組電量充足時采用純電動模式行駛,當電量不足時,車內發(fā)動機啟動,帶動發(fā)電機為動力電池充電,提供電動機運行的電力(即增程模式)。
優(yōu)點:具有插電混動的外接充電優(yōu)勢,增程式混合動力汽車的純電續(xù)航里程較長。
缺點:跑高速時增程式重卡比較費油。由于電動機驅動和發(fā)動機驅動的工作原理不同,兩者的經濟時速不同,在城市工況下,電驅動會更省油。而在高速狀態(tài)下,一般會用到增程模式電動運輸?shù)跹b,發(fā)動機輸出的機械能通過發(fā)電機轉換成電能,再通過驅動電機轉換成機械能,轉換過程中損耗較高,油耗比較高。另外,它也擺脫不了對燃油的依賴。
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