【电动新视界】浅析重型车电动化技术趋势

重型车（卡车、客车）与乘用车相比，即使进行HEV化，通过怠速停止和优化发动机运转负荷得到的燃效改善效果也很小，但制动能量的高效回收有望改善燃效。回收能量很大程度上受到行驶模式的影响，即使是重型车，也有望改善以市区内行驶为主的配送卡车、垃圾车、公交车等的燃效，但以城市间行驶为主的城际客车及长途卡车等很难通过能量回收来改善燃效。

重型车即使电动化、HEV化，燃效改善率还是很小，其主要原因有三：

a.速停止

b.发动机运转负荷的优化

c.制动能量回收

a.怠速停止

横轴表示整备质量，纵轴表示怠速染料消耗率。图中相对于左侧的汽油车，重型车虽然车重有所增加，但燃料消耗率较小。这可以说是超有发动机效率高，也表现在怠速停止的效果甚微。

b.发动机运转负荷优化效果

汽油乘用车的汽油发动机部分负荷效率较低，多余的马力较大，相比一般行驶中在负荷低的部分使用，重型车部分负荷中，柴油发动机的热效率较高，由于多余马力较小且在高负荷中使用，因此即使用于效率较高的负荷中，效果也会变小。

c.制动能量回收

与乘用车相比，卡车、客车等重型车用过采用高压轮胎减少滚阻，降低空气阻力、整备质量比，增加了同一行使模式下制动能量的比重。

通过对怠速停止、提高发动机效率、制动能量回收进行比较后，可得知重型车的制动能量高效回收是很重要的。

电动重型车虽然很大程度上依赖于回收能量，但回收能量很大程度上受到行驶模式的影响。

在M15工况、城市内、城市间三种情况下平均速度上升时能量回收量的变化。平均速度为80km/h的城市间工况下，几乎无回收制动能量。因此，以城市内行驶为主的配送卡车、垃圾车、公交车等通过制动能量回收有望改善燃效（耗电量）,但以城市间行驶为主的城际客车、长途卡车等很难通过制动能量回收来改善燃效（耗电量），同时采用降低空气阻力等电动化以外的改善措施也很重要。

电动化的燃效改善率方面，乘用车的效果最大，配送卡车及公交车属于中等程度，而城际客车及长途卡车则不容乐观。充电方面，重型车尽管行驶距离长，但可以找到固定的充电站，因此也有优势。但综合性的电动化难易程度，与乘用车相比，配送卡车和公交车属于中等程度，城际客车、长途卡车则不容乐观。

重型车电动化问题及对电池、电机、逆变器技术的期望

HEV：燃料费削减有限，不能抵消车辆价格上涨的部分。

BEV/PHEV：续航里程不足（越是大型车辆越不足）、充电耗费时间，导致利用率下降。

为了解决上述问题，可以考虑的方法总结如下：

1.车辆技术：降低电池、电机等的成本，提高电池性能、耐用性；

2.基础设施技术：控制基本电费的超快速充电器、电池交换系统、行驶中供电系统

近些年来，锂离子电池性能的提升和成本削减幅度显著，但要推动重型车（尤其是长途卡车、大型客车）的电动化，还需要进一步的改良及降低成本。相对于500Wh/kg（电池组）的能量密度目标，目前只实现了目标的三分之一左右的性能。电池组的价格在2010年至2018年只降低至原来的1/6以下，但要满足重型车的成本要求，还需要进一步降低成本。

重型车由于成本的问题，多沿用现有电机，但电机的扭矩和效率特性不一定与重型车的使用方法匹配，传动系统有数个包含变速器在内的变速器，传动效率下降的情况也不少。

重型车基于控制成本和改造车等理由，经常不搭载回收协调制动功能，从而会增加摩擦制动的工作率，还会导致回收效率降低。通过根据重型车的使用方法优化开发电机，还有进步提高车辆效率的余地。

行驶中供电技术

以上市较早的三菱i-MiEV为例，充满电可以行驶160km。现在的快速充电技术，充满电池容量的80%需要半小时。但是日本公司的这项新技术，可以在3分钟内充满50%；5分钟充满70%

上图中，蓝线是以前的充电技术的充电过程：0—30分钟的充电近似于一个线性过程，就是充电率与时间是成比例的关系；但是红线，是JFE开发的新充电方式，很明显地能看出，这种方式的充电，主要集中于前5分钟，就是在前5分钟尽可能的充最多的电。从某种意义上，这才是“快速充电”的真正体现。

日本奈良先端科学技术开发出了可为移动中的设备及纯电动汽车等无线充电的“使用平行双线的无线电力传输方式”。这是一种基于磁共振方式的线路型无线充电技术，但供电器并不是排列多个供电线圈，而是向两条平行排列的导线施加13MHz左右的高频电压。线路远端既可以连接起来，也可以分离。受电器为使用线圈的普通结构。

设想的用途是为行驶中的纯电动车等移动体充电。例如，在工厂的工业机器人通道或者车道旁的人行道上设置平行双线，为装有受电器的机器人、纯电动车、电动巴士、自行车及行人的智能手机等充电。

据冈田等人介绍，与排列多个线圈作为供电器的传统技术相比，新技术具有以下两个优点：1.供电器容易安装；2.供电效率不易受到供电器与受电器之间位置关系的影响。

NSK基于以上背景，提出了新的行驶中供电方式，即行驶中直接从道路向IWM供电，并且世界首次实车行驶成功。这是基于2015年5月发表的IWM和车身之间无线化技术发展而来。

IWM需在车轮附近有限的空间进行布局，因此必须兼顾充足的驱动性能和小型化。于是NSK开发了“偏轴减速机内置式轮毂轴承单元”。开发品的减速机构将电机轴和车轮轴错开，确保驱动性能的减速比，同时实现了小型化。

本人也是通过资料的搜集整理，以及对知识的理解消化后，形成自己的阐述方式，将此篇文章奉献给大家，如本人在撰写的文章中，对某些知识有认识不足或有疏漏的地方，还请多多指正。

文章定有疏漏遗误之处，欢迎各位指正交流。

全文完~