重卡电动化难题如何破解
发布日期：2020/8/24
近日，清华大学教授陈全世在全国新能源换电模式物流车辆解决方案研讨会上，概括了当前重卡电动化面临的较大困难：其一、总质量大(一般在几十吨,甚至上百吨)：其二、行驶里程长，担负城间上百公里的运输任务；其三、经济性要求高，运输效率和成本是重要指标。因此，重卡要实现电动化有一定难度，尤其是长途、在边远地区进行运营的重卡。
破解这些显著难题，是推行电动重卡的第一步。
7月25日，中国电动汽车百人会与中美荷兰新能源汽车政策实验室共同举办的“中国-加州零排放卡车政策研讨交流会”上，中国与会专家也介绍了当前国内新能源商用车的行业情况与相关政策的制定进展。
初始购置成本高，但后期运营成本低
对于企业用户尤其中小私营企业主来说，初始购置成本高，成为横亘在重卡电动化前的第一个难题。一辆传统燃油重卡售价约为40万左右，而电动重卡因电池成本高售价多在100万以上。
根据《中国重型货运部门减油路径评估》报告的分析，纯电重卡的成本障碍主要来自电池和基础设施。电池当前每千瓦时175-375美元，预计2030年可降低到每千瓦时100美元，基础设施的成本则要10万美元以上。
为了促进行业发展，鼓励用户购车，不少地方政府给出了超大力度的补贴。2018年底，深圳市发布纯电动泥头车（南方地区对牵引式重卡的简称）超额减排奖励办法，对符合条件的给予80万元/车奖励，使电动重卡的购置成本基本与国五燃油车持平，大大鼓舞了购车用户。
就目前国内电动重卡行业来说，政策和补贴依然在起主导作用。
纯电动重卡的经济性其实体现在使用过程。尽管初期购置成本看上去很高，但实际进入后期运营，由于三电零部件无需复杂的保养维修，且长期下来，电费成本极低，加上各地不同的补贴政策，电动重卡经营中的总成本费用会明显低于燃油车。
“重卡电动化需要从经济性角度考虑，只要能降低成本，物流公司就会愿意。我们在推电动重卡时并没有固定的模式，由市场和应用场景决定。”深圳市协力新能源与智能网联汽车创新中心主任谢海明在谈到重卡推行工作时介绍。当然，是否有成本优势、是否有符合的环境场景，也是制约推行工作的主要原因。
在今年初的两会上，宁德时代董事长曾毓群提交有关议案。他认为，在商业模式上，通过车电分离、电池租赁模式可解决用户对购置成本、里程等担心。而在成本方面，以5吨装载机为例，电动化后每年可节省能源费用20万元。遗憾的是，这笔帐并没有被很多潜在用户了解到。作为传统燃油重卡的创新转型，目前市场对重卡电动化的宣传和普及力度都显薄弱，其经济性优势没有充分体现出来，需要全行业加强推广，对市场进行培育和引导。
研讨会上，中汽中心数据中心副总工程师赵冬昶提到，近两年随着国家推行公共领域电动化，原本企业“技术不成熟、使用不便利、经济性与传统油车相比没有优势”的顾虑发生了一些变化，对电动卡车的接受度开始提升，尤其是随着电动卡车在一些特定场景的使用，比如港口、物流等，也起到了非常大的影响作用。当然，这之中最根本的因素还是电动卡车成本在不断地压缩和降低。未来随着技术成熟度提升以及车辆的规模化推广，首次购置成本也将会逐步下降。
核心挑战：电池技术与换电模式
抛开市场因素，纯电动重卡目前主要的技术障碍和瓶颈还是来源于电池。一个是电池的容量质量和寿命周期，一个是电池的使用便利性，充电或更换是否方便。
据了解，一台纯电泥头车正常充电时间需要2-3小时，而同款燃油车只需10分钟；高运营强度下，纯电泥头车电池的衰减速度也非常快，2-3年基本报废，而燃油车折旧一般在4-5年；除了购置成本高，充电时间长和电池能量有限，是用户最关心的性能问题。
东风汽车集团对此问题回复称：重卡由于总车重较大，为保证动力性及运距所需的电池电量较大，这样一是造成整车增加了较多的重量、体积和成本，二是造成充电时间较长（假如经常大电流快充又会影响电池寿命）。因此在电池方面，需要高能量密度、长寿命、支持大电流快充的电池（或许是固态电池）。
为破解对电池长时间和大容量使用需求的难题，与乘用车一样，换电模式正备受重卡运营领域的重视推崇。在标准统一的前提下，换电模式既可以解放卡车较长的充电时间，又可以降低直接购买电池的成本，足够的换电站支撑还可以保障电动重卡相应里程的稳定续航。相比乘用车较小的电池容量和体积，重卡换电的需求实则更为强烈。
研讨会上，中国汽车技术研究中心有限公司副总经理吴志新也提到，换电模式一方面有专业的人负责电池系统的管理、充电，能够保证车辆安全稳定运行；另一方面电池系统集中在电池运营商体系内，更利于未来退役电池的梯次利用和报废回收。尤其对于长途运输的重型卡车来说，换电模式对推广应用会产生非常积极的效果。
“充电会占用运输过程中的多少时间？是否可以将驾驶员的休息时间与充电时间相结合？”斯堪尼亚认为，卡车换电模式面临诸多挑战，这些挑战来源于电池更换基础设施的高成本，对电池标准的严格要求（可以考虑不同种类的电池），对管理电池替换过程的要求，及找到合适的商业运营模式。
然而真正实现换电模式同样挑战巨大。标准化统一是先决条件，其背后还涉及电池厂家的参与、金融租赁机构的配合，国家政策的相关规定，以及换电站的商业模式也并不清晰。
据了解，目前国内试运营的换电式纯电动重卡有两种物理换电模式：徐工和华菱星马采用整箱悬臂式吊装换电模式，大运E3采用侧方式标准箱换电模式。受限于卡车体积，两种换电模式占用的换电场所空间都较大。
江淮汽车方面介绍，当前纯电动重卡的换电模式主要依托于各场景运营的资本方投资建设，需在单一应用场景下形成小批量运营后，方可投入换电设备的建设。其次，重卡换电模式应与动力电池梯次利用运营模式联合推广，建立动力电池包标准化，适应能源行业各种场景的使用需求，如动力电池退役后作为储能电池，用于流动服务，储能电池退役后可作为备用电池，广泛运用于5G基站的应急电源等。
总之，作为破解重卡电动化转型的一把“钥匙“，换电模式自身也还有许多方面需要完善。且需要多方参与，共同协作，才有可能搭建起一个足够庞大的供电体系，良性持续运转起来。
除了通过换电模式解决充电问题，燃料电池重卡也是一种可行的技术路线。吴志新在与加州方面进行政策交流时提到：未来中国可能在重型长途运输的商用车中会以燃料电池作为主要技术方案、纯电动车可能是其中一个补充；而在城市的区域范围内，应该是以纯电动车辆为主、燃料电池车辆为辅的策略去推动。
政策路线与企业建议
“一个是补贴，一个是路权，再就是人们对电动卡车的认识还有差距。除了政府补贴给力，城市对电动重卡的路权开放，是另一个主要的推手。” 南京金龙客车制造有限公司卡车事业部溧水重卡基地技术中心副主任张建明强调。为此，有关部门也在加快相关政策的制定和研究，包括探讨在商用车领域推行积分政策的可行性。
赵冬昶在研讨上表示，国内商用车方面，从企业的平均年度产量规模来看，产业集中度是非常低的。年产在1万辆以上的企业只有55家，企业的生产行为非常分散。这一点决定了商用车领域不太适合实施企业的平均化管理，而是要推动车队方面的平均化管理。在具体政策方面，也需要统筹考虑与既有政策的衔接续力。目前对于商用车，无论是轻型还是重型，是采用单车限值管理，如果采用积分管理机制或者节能管理体系，就有必要进一步推动当前管理体系的调整，转变管理思路。
此外，赵冬昶也提到，对于重型车电动化的潜力评估是下一步的重点工作之一，要综合考虑细分场景、经济性与成本问题、节能减排贡献等来决定未来的推动路线。
对相关政策和管理方面的提议，东风汽车集团和江淮汽车给出了各自建议，具有一定代表性，这里归结为以下几点：
1. 建议针对电动化零部件尤其电池方面的优质企业（未来的固态电池等），加大扶持和鼓励，争取早日产业化。
2. 建议放宽对城市用车（环卫、渣土、搅拌、城市运送）、专线用车（煤炭运输专线）路权设置，给予新能源重卡更多的路权。同时在购买使用环节有优惠的金融政策支持，减免高速通行费等。
3. 建议有关部门制定明确考核指标，促进地方政府、事业单位、邮政物流企业等加大采购、更换新能源物流车的力度。针对长途重卡混动（非插电式）给予鼓励，因为长途牵引车的批量大、油耗基数大，对于节能减排的贡献较大。
4. 建议对环卫车辆采购的指标中，不以电动车的数量占比作为约束，这会导致低成本的非道路车辆改装为电动环卫车进入采购目录。建议按照电动车的采购成本占总预算的份额作为约束条件，以提高电动化重卡在电动环卫车采购中的比重。
5. 氢燃料电池虽然有些小批量产品投入市场，但是从技术层面还是个起步和推广的阶段，希望政策层面能持续有资金补贴的支持，另外补贴应该区分轻、中、重型车型，因为不同车型对燃料电池功率的需求差异较大，导致成本差异大，单一的补贴金额不太合理。
6. 希望政策层面加强基础设施建设，包括充电站、加氢站等，另外也希望从顶层设计层面针对区域性的站点布局组织进行一些设计。
来源：中国电动汽车百人会
