商用车电动化与智能化取得初步成效,未来发展路线逐渐清晰

来源:智能汽车与智慧城市协同发展联盟

图 | 全球商用车电动化与智能化可持续发展论坛现场

导语

1月17日,中国电动汽车百人会在钓鱼台举办了全球商用车电动化与智能化可持续发展论坛,来自国家发改委综合运输研究所、交通运输部公路科学研究院、清华大学车辆与运载学院、福田汽车、斯堪尼亚、戴姆勒(中国)商用车、现代商用汽车、上汽集团、宇通客车、小马智行和盘毂动力的政产研代表参加会议,以“商用车电动化和智能化态势”为主题进行发言,讨论了商用车电动化与智能化发展现状及趋势,以及电动化应用路线、智能化场景探索等问题。

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公交车电动化迅速

货车电动化探索取得初步成效

1、商用车车型趋向高效低耗,公交与城市配送电动化迅速

商用车车型整体技术向高效用、低耗能发展。随着交通部营运车辆达标车型管理工作的引导,商用车车型整体技术逐步在向高效用、低能耗方向发展。2017年国内商用车辆车型为4万多个,而截止2020年底现行有效的商用车型为14662个,其中新能源车型共计281个。

我国新能源商用车存量集中在公交及城市配送领域。截至2019年底,全国已推广应用新能源商用车接近85万辆。其中,新能源公交车达41万辆,约占全国公交车总量的60%,北京、山西、上海、湖南等7个省份新增及更换的新能源公交车比重达100%;新能源城市物流配送车已超43万辆。

2、换电和燃料电池是货运车辆重点技术方向

续航、自重、价格、稳定四大问题制约电动卡车发展。由于货运多为中长距运输车辆,与其他电动车型相比车辆自重大、价格高,较重的车身不符合载物需求进而导致续航里程短,并且在冬季电动卡车电池可能会出现“亏电”现象,在夏季等电池组也需要面临长期高温的考验。换电模式和燃料电池路线被认为是解决电动卡车难题的重点突破方向。

换电重卡在高频短需场景具有较好经济性,换电设施利于社会资源节约。目前电动重卡售价近100万元,是柴油重卡价格的2-3倍,换电重卡采用车电分离可大幅降低司机购置成本,且车辆能源费用低于燃油车,全生命周期换电模式经济性凸显。同时,换电模式电池集采成本低、科学管理寿命长、专业运维成本低、无电池运维成本,车辆运维成本大幅下降。充电时间方面,换电仅需3-5分钟,相比常规快充车辆运营时间能提高20%以上。基础设施方面,换电站单站占地仅需150平米,服务同样数量的车辆,换电模式所需功率仅为充电模式的四分之一,对电网的冲击较小。换电模式比较契合固定场景下的高频短需,目前已经在环卫车、园区物流等场景快速形成。每天运营里程达到400公里以上即可实现盈亏平衡。

燃料电池适合中长距运输,发动机、液氢储氢和电驱动桥是技术关键点。氢燃料电池汽车加氢过程和传统加油时间相当,且续驶里程可达上千公里,是中长距运输的理想路线,而燃料电池电堆、液氢储氢和电驱动桥是燃料电池规模化商业应用的关键。

(1)电堆方面,提高燃料电池还需提高耐久性和功率密度、降低成本。预计2025年燃料电池电堆功率密度将达6.0kW/L,规模化生产后成本将会下降至1000元/kW, 成本与LNG车辆相近。

(2)储氢方面,液氢储氢瓶储量大、体积小,相同吨位车辆载物量更大、续航更长。30吨级重卡百公里耗氢量为7-8公斤,2个500L的液氢瓶能够装60公斤左右的液氢,能够支持车辆近600km的续航,在匀速的情况下能够超800km,能够较好的满足长途物流运输。

(3)电驱动桥方面,目前常规的集中式驱动电机输出端到最后的轮边的综合效率约为80%,效率偏低。最新的分布式驱动传动效率可达96%,重量约为800kg,与集中式驱动相比降低500kg,可大幅降低燃料成本。

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商用车智能化发展迅速

封闭半封闭及城市配送成落地热门场景

1、安全标准引导车辆安装ADAS系统

客车和货车安全标准先后出台,对商用车提出智能化设备安装要求。2016年设立的《营运客车安全技术条件》要求2018年4月1日起,车长大于9米的营运车辆应装备车道偏离预警系统(LDW)和前碰撞预警系统(FCW),从2019年4月1日起应装备自动紧急制动系统(AEBS)。在2018年出台的《营运货车安全技术条件》要求2020年9月1日起,总质量大于18吨、最高车速大于90km/h的货车,应具备LDW和FCW的功能。2021年5月1日起,总质量大于等于12t、车速大于90km/h的新车应安装AEBS。目前货运领域在市内配送、城市间干线物流场景,客运领域在城市公交、班车、长途运输等场景均在积极推动ADAS系统的安装。

商用车新增车辆智能设备安装率大幅提升。截止目前,现行有效的14662个商用车车型中,1651个车型已装备辅助驾驶功能,占11.4%。据不完全统计,2020年在重庆、贵州、浙江、河南、山东、江苏、四川、陕西、黑龙江、湖北等10个省份新增的约23万辆营运车辆中,已安装智能化设备的约8.5万辆,约占总量的37%。

2、各企业积极探索高级别自动驾驶落地场景

高级别自动驾驶更易在封闭半封闭及城市配送场景率先落地。从技术层面来看,港口、矿山等封闭场景,BRT等半封闭场景,以及环境作业场景路况简单,城市快递配送场景行驶速度相对较慢,相比其他场景技术要求较低;从市场来讲,企业成本降低符合企业营运需求,高级别自动驾驶在这些场景最有可能率先落地。

列队行驶降低能耗、提升交通效率,商业化需探索高速公路与城市道路衔接方式。上汽集团在东海大桥测试的列队行驶可做到一拖四的队列形式,后面的四辆车最小时距仅为1秒,能够有效地提升道路通行能力50%以上。国内福田汽车也预计2021年在雄安新区开展示范运营。而列队行驶场景商业化还存在许多现实问题,如物流车辆多为小型企业,如何规模化使用列队行驶,列队行驶车辆在下高速后如何与城市道路过渡衔接等。

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商用车电动化与智能化发展

还需政产学研共同探索、协同创新

1、在电动化方面

达成碳中和目标需要从一次能源着手,应在不同场景推广不同能源类型的车辆。我国电能更多来自于化石能源,电动车碳排放约为950g CO2/km,而挪威斯堪尼亚半岛电能更多来自新能源,电动车碳排放约为80g CO2/km。应采用正确的能源结构,在不同的场景使用不同能源类型的车辆,如在城区内可以使用纯电动车,即能够减少噪音,也能够实现零排放;而在郊区可以使用生物燃油等内燃机车辆,同样可以大幅降低碳排放。

电动路线方面,还存在电池寿命不足、成本高,低温续航里程短的问题。电池寿命不足、成本高导致商用电动车辆虽然购置补贴、电费、服务费补贴均有,但与乘用车相比同样的政策商用车很难实现盈亏平衡。电池虽然可以通过技术大幅降低在低温下的续航缩减,但成本较高、需要面临市场的考验。

燃料电池路线方面,还存在核心零部件成本高、寿命短,氢能标准体系不完善,车辆检验管理机制不健全,加氢站审批及建设较慢,优质廉价的氢气供应体系尚未形成等问题。

市内高电压平台充电桩不足,难以满足城市物流配送车充电需求。在电动城市物流配送车领域,由于充电桩建设大多围绕着乘用车进行建设,虽然城里里充电桩很多,但是能供物流车用的不多,很难满足物流车对高电压平台的需求。

2、智能化方面

智能汽车的不断普及,使汽车芯片应用规模快速提升,同时传感器的应用数量也在大幅增加。尽管中国在全球汽车产销量占有1/3份额,但车规级传感器和芯片仍旧依赖进口。国内车规级传感器和控制器成本高,技术精准度不足,合资企业也处于利润少、产品单一、技术水平低、可靠性差的境地。商用车对成本较为敏感,智能化发展需要加快芯片和传感器的国产化进程。

虽然支撑自动驾驶在商用车各场景测试所需的通信基础设施如5G基站、智能化道路基础设施如ETC技术、高速公路等基础设施都在不断完善,但相对测试需求仍显不足。支撑商用车自动驾驶示范运营的场景配套基站设施普及度仍需提升。

自动驾驶标准法规还需尽快完善。标准体系方面,2017年 12月,工信部联合其它部委发布了《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)》系统性阐述了智能网联汽车的标准体系;但是目前发布的标准较少,关于ADAS和高级自动驾驶标准文件尚缺,对于行业未来的技术走势和标准建设缺乏指引性文件。政策方面,2020年 3月,工信部联合其它部委发布了《智能汽车创新发展战略》,给出了目标和主要任务,但是对于相应的关键技术企业如感知传感器企业的政策扶持如税收减免、政府补助等还未明确和普及。

商用车的电动化和智能化发展需要政府部门、主机厂、运营商、能源供应商,以及基础设施建设方相互合作,共同探索、协同创新。

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