歐洲主要卡車OEM 低碳化中重型卡車發(fā)展路徑簡(jiǎn)介（上）

奚美麗 文

This article summarizes the current status and future development of low-carbon powertrain of major European truck manufacturers,and clarifies what low-carbon path each truck manufacturer has chosen, the current development stage, and low-carbon powertrains to be launched in the future, thereby providing reference for domestic enterprises to formulate low carbon fuel paths.

0 引言

近年來，為了降低卡車碳排放，降低卡車運(yùn)輸業(yè)的氣候影響，實(shí)現(xiàn)卡車凈零排放的目標(biāo)，歐洲主要卡車制造商紛紛研究發(fā)展低碳商用車，選擇的方向有天然氣、生物氣(生物甲烷)、生物柴油(包括HVO、FAME、XTL、e-fuel 等)、電動(dòng)、燃料電池電動(dòng)、混合動(dòng)力、氫內(nèi)燃機(jī)等。其中，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、生物氣發(fā)動(dòng)機(jī)、液態(tài)生物燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、氫內(nèi)燃機(jī)可以看做替代燃料內(nèi)燃機(jī)，這表示內(nèi)燃機(jī)在未來的低碳化競(jìng)爭(zhēng)中仍然存在?；旌蟿?dòng)力本來就使用了一個(gè)內(nèi)燃機(jī)，而未來，替代燃料內(nèi)燃機(jī)或許會(huì)得到推廣應(yīng)用，所以在通往零碳排放的道路上，內(nèi)燃機(jī)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)消亡。

實(shí)現(xiàn)清潔和可持續(xù)運(yùn)輸，每個(gè)運(yùn)輸場(chǎng)景需要針對(duì)性的方法。商用車行業(yè)肯定會(huì)達(dá)成凈零排放，需要使用更廣泛的技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。本文對(duì)歐洲主要卡車制造商的低碳發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀和未來發(fā)展進(jìn)行了梳理，闡明了各個(gè)卡車制造商選擇了哪種低碳化路徑、目前發(fā)展到哪個(gè)階段、未來還將推出哪種低碳動(dòng)力系，為國(guó)內(nèi)廠商制定低碳燃料動(dòng)力系路徑提供參考。

1 斯堪尼亞卡車

1.1 當(dāng)前動(dòng)力總成布局

斯堪尼亞開發(fā)使?fàn)I運(yùn)商能夠降低CO2排放、降低燃油消耗、改進(jìn)后處理的發(fā)動(dòng)機(jī)。由于斯堪尼亞所有歐VI 發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用HVO(氫化植物油)，多款歐VI 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料為純生物柴油(FAME，甲基脂肪酸酯)，其產(chǎn)品計(jì)劃已轉(zhuǎn)向非礦物油。斯堪尼亞提供針對(duì)替代燃料如生物氣、生物乙醇的專門技術(shù)，以及混合動(dòng)力技術(shù)，使用混合動(dòng)力技術(shù)時(shí)，制動(dòng)能量可以回收。表1-1～1-4 為斯堪尼亞部分動(dòng)力解決方案。

表1-1 斯堪尼亞歐VI 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品

表1-2 斯堪尼亞混合動(dòng)力(HEV)產(chǎn)品

1.2 未來要推出的動(dòng)力解決方案

2021 年2 月，斯堪尼亞發(fā)動(dòng)機(jī)系列更名為斯堪尼亞動(dòng)力解決方案，其中包括替代燃料和混合動(dòng)力裝置。高效內(nèi)燃機(jī)以非礦物油為動(dòng)力，在未來運(yùn)輸系統(tǒng)繼續(xù)扮演重要角色。

斯堪尼亞也開發(fā)汽車和基礎(chǔ)設(shè)施的電動(dòng)技術(shù)。替代燃料方案與電氣化方案既可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以聯(lián)合應(yīng)用，斯堪尼亞給市場(chǎng)提供最多的替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)類型。

斯堪尼亞的目標(biāo)是：用戶每購(gòu)買一輛斯堪尼亞車輛，斯堪尼亞就能提供一輛礦物燃油車輛的替代車輛。斯堪尼亞承諾將可持續(xù)運(yùn)輸車輛作為該公司的標(biāo)準(zhǔn)方案，將礦物燃油車輛作為替代方案。斯堪尼亞預(yù)計(jì)，到2025 年，電動(dòng)汽車將占其歐洲汽車總銷量的10%左右，到2030 年，其汽車總銷量的50%預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化。

(1)重型混合動(dòng)力裝置。

在Interschutz 2022 消防展上，斯堪尼亞展出了一個(gè)以V8發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其最大功率高達(dá)1 150 hp，該系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)消防車上。這套動(dòng)力系統(tǒng)可分為前后兩段：前段是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的斯堪尼亞16 L V8 發(fā)動(dòng)機(jī)，展示的這臺(tái)采用了770 hp、3 700 Nm 的配置，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端串聯(lián)有一臺(tái)電機(jī)；在混合動(dòng)力模式下，這臺(tái)電機(jī)能額外輸出380 hp、1 500 Nm的扭矩，得益于電機(jī)的扭矩特性，車輛的加速表現(xiàn)大幅度提升。

電機(jī)輸出端直接連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳輸至位于車體中央的變速器及分動(dòng)器。機(jī)場(chǎng)消防車為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱，大部分都采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置布局，緊湊的動(dòng)力艙無法安裝變速器和分動(dòng)器等部件。因此，只能采用傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力傳導(dǎo)，將其安裝位置解放出來。這臺(tái)電機(jī)采用450 V 電氣架構(gòu)，凈重為250 kg。使用時(shí)，車輛需搭載動(dòng)力電池，來為電機(jī)供電。

表1-5 斯堪尼亞重型混合動(dòng)力裝置

圖1-1 斯堪尼亞混動(dòng)系統(tǒng)

得益于電機(jī)的大扭矩和扭矩特性，這套混合動(dòng)力系統(tǒng)有3種不同的動(dòng)力模式。

模式一：混動(dòng)模式。在這個(gè)模式下，電機(jī)和柴油機(jī)將同時(shí)工作，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，并共同為車載水泵提供動(dòng)力。這個(gè)模式是這套動(dòng)力系統(tǒng)輸出最猛烈的模式。

模式二：純電模式。在這個(gè)模式下，工作任務(wù)將僅由電機(jī)進(jìn)行，柴油機(jī)并不啟動(dòng)。車輛的驅(qū)動(dòng)以及車載設(shè)備動(dòng)力均靠電機(jī)提供。根據(jù)斯堪尼亞和齊格勒的預(yù)計(jì)，純電模式能覆蓋80%以上的機(jī)場(chǎng)消防車工作場(chǎng)景。

模式三：充電/電量保持。在這個(gè)模式下，電機(jī)將不進(jìn)行工作，僅由柴油機(jī)輸出動(dòng)力，保障車載動(dòng)力電池電量。同時(shí)，也可在驅(qū)動(dòng)時(shí)為動(dòng)力電池進(jìn)行補(bǔ)電。

搭載這套動(dòng)力總成的首發(fā)車型為德國(guó)泰坦公司的T-39 6×6 Hybrid 混動(dòng)機(jī)場(chǎng)消防車底盤。該車采用螺旋彈簧懸架搭配德國(guó)Kessler 重型車橋，紅色的發(fā)動(dòng)機(jī)及電氣線路、電池等設(shè)備位于后方。緊湊的動(dòng)力總成布置形成了一個(gè)塔架，排氣、進(jìn)氣等設(shè)備均采用疊放布置。同時(shí)，變速器、分動(dòng)器以及取力器等設(shè)置在了車架中部，電機(jī)輸出端連著一根長(zhǎng)的傳動(dòng)軸，這不僅是為了車輛結(jié)構(gòu)緊湊而妥協(xié)，也有利于安裝消防水泵等設(shè)備。

齊格勒機(jī)場(chǎng)公司訂購(gòu)了這款T-39 6x6 Hybrid 混動(dòng)機(jī)場(chǎng)消防車底盤，已經(jīng)在官網(wǎng)上宣布將推出混合動(dòng)力版本的Z6 機(jī)場(chǎng)消防車。

770 PS 的V8 發(fā)動(dòng)機(jī)本就是歐洲當(dāng)前的最強(qiáng)馬力王。在電機(jī)的加持下，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)具備更強(qiáng)的動(dòng)力表現(xiàn)。首臺(tái)采用這套動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)場(chǎng)消防車：齊格勒Z(yǔ)6 Hybrid 將于2023 年交付法蘭克福機(jī)場(chǎng)使用。

(2)氫內(nèi)燃機(jī)。

西港(Westport)燃料與斯堪尼亞公司于2022 年10 月26日宣布了Westport H2HPDI*氫燃料直噴系統(tǒng)用于斯堪尼亞重型車輛應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試結(jié)果。Westport 和斯堪尼亞的聯(lián)合演示項(xiàng)目測(cè)試了H2HPDI 氫燃料系統(tǒng)的性能，該系統(tǒng)適用于斯堪尼亞13 L CBE1 平臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)——斯堪尼亞的下一代發(fā)動(dòng)機(jī)，也是其同類產(chǎn)品中性能最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)。早期測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)使用Westport 的HPDI 技術(shù)以氫為燃料時(shí)，BTE 制動(dòng)熱效率峰值為51.5%，在道路負(fù)載條件下為48.7%，其效率甚至高于已經(jīng)超高效的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(BTE 50%)，且其NOx 排放與基礎(chǔ)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相似，符合歐VII 和EPA27 標(biāo)準(zhǔn)。

H2HPDI 概念要求對(duì)柴油氣缸蓋進(jìn)行有限的重新設(shè)計(jì)，而不需要重新設(shè)計(jì)外部氣體交換系統(tǒng)、排氣后處理系統(tǒng)或曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)提供高低轉(zhuǎn)速扭矩和優(yōu)異的瞬態(tài)性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在搭載H2HPDI 燃料系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)中使用氫氣作為燃料是一種具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的途徑。

與燃料電池技術(shù)不同，使用氫氣作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，意味著未來的汽車上依舊可以使用氣體燃料，且與斯堪尼亞目前的生產(chǎn)系統(tǒng)兼容，這也是Westport 希望通過其HPDI 實(shí)現(xiàn)的。

(3)氫燃料電池卡車。

電池電動(dòng)汽車是斯堪尼亞向可持續(xù)交通系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的主要技術(shù)，斯堪尼亞也探索氫和燃料電池解決方案的潛力。多年來，斯堪尼亞一直參與各種氫技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，以獲得經(jīng)驗(yàn)。

目前，斯堪尼亞正在與康明斯公司合作開發(fā)一個(gè)20 輛燃料電池電動(dòng)卡車項(xiàng)目，這些卡車將用于HyTrucks 項(xiàng)目，并使用綠氫作為能源。

燃料電池電動(dòng)卡車將建立在斯堪尼亞的電池電動(dòng)汽車平臺(tái)上，并利用康明斯的PEM 燃料電池系統(tǒng)以及氫加注與儲(chǔ)存解決方案。這20 輛卡車將于2024 年交付給HyTrucks，HyTrucks 是Air Liquide 公司和鹿特丹港管理局在荷蘭共同創(chuàng)建的一個(gè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目將使斯堪尼亞能夠更多地了解如何安裝燃料電池系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)以及客戶體驗(yàn)。

圖1-3 裝載西港H2 HPDI 燃料系統(tǒng)的斯堪尼亞13 L CBE1 平臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在演示實(shí)驗(yàn)中的熱效率比超高效柴油機(jī)還高

2022 年11月8 日消息，斯堪尼亞開發(fā)的第一批燃料電池卡車將交付給客戶。這些燃料電池卡車的總運(yùn)行重量在40~70 t 之間，將于2024 年和2025 年交付給瑞士幾家公司。分別是Emmi AG——一家乳制品公司，Genossenschaft Migros Zürich——經(jīng)營(yíng)零售業(yè)務(wù)，Gysin Tiefbau AG——巴塞爾地區(qū)運(yùn)輸重型機(jī)械的建筑公司，TRAVECO Transporte AG——國(guó)有物流公司。斯堪尼亞此前在研究項(xiàng)目和合作中開發(fā)了燃料電池卡車。這次與瑞士客戶簽單是斯堪尼亞第一次商業(yè)化銷售的燃料電池卡車。

據(jù)稱，斯堪尼亞已經(jīng)明確，電池電動(dòng)是其所有應(yīng)用的主要途徑，但斯堪尼亞對(duì)客戶在氫等其他解決方案方面的需求持開放態(tài)度。該項(xiàng)目也加強(qiáng)了斯堪尼亞與康明斯公司之間的合作。在某些運(yùn)營(yíng)條件下，電池電動(dòng)汽車可能不是最佳方案，斯堪尼亞會(huì)選用燃料電池電動(dòng)汽車。斯堪尼亞提供對(duì)用戶運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境最后的方案。

為了加速向可持續(xù)交通的轉(zhuǎn)變，斯堪尼亞需要適應(yīng)多種可再生能源。斯堪尼亞有興趣了解綠色氫能發(fā)揮什么作用，這可能不是最有效的解決方案，但它不含碳，短期內(nèi)某些類型運(yùn)輸很難以其他方式降低碳排放。

2 沃爾沃卡車

2.1 現(xiàn)有低碳動(dòng)力系統(tǒng)

2.1.1 沃爾沃的氣體動(dòng)力卡車

沃爾沃提供氣體動(dòng)力卡車，按作業(yè)場(chǎng)景，包括垃圾收集車、配送車、區(qū)域運(yùn)輸和長(zhǎng)途運(yùn)輸車。氣體發(fā)動(dòng)機(jī)有多種型號(hào)，可以使用CNG、LNG、生物氣等燃料。

(1)沃爾沃FH LNG 和FM LNG。

沃爾沃FH LNG 是一種用于重型區(qū)域和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)目ㄜ?。FH LNG 針對(duì)長(zhǎng)途運(yùn)輸進(jìn)行了優(yōu)化。其動(dòng)力系統(tǒng)基于沃爾沃的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，其中G13C 發(fā)動(dòng)機(jī)基于其最先進(jìn)的D13K 發(fā)動(dòng)機(jī)，與其性能、效率相當(dāng)。氣體機(jī)以LNG 為燃料，用少量柴油或HVO 來點(diǎn)燃天然氣。其油井—車輪CO2排放量減少20%，并提供了降低燃料成本的機(jī)會(huì)。FM LNG 的主要參數(shù)與FH LNG 相同。

(2)沃爾沃FE CNG。

沃爾沃FE CNG 針對(duì)城市配送運(yùn)輸和廢物收集進(jìn)行了優(yōu)化，它是燃?xì)鈩?dòng)力的，僅使用CNG(天然氣或生物氣)驅(qū)動(dòng)，可減少CO2排放。同時(shí)，它與柴油動(dòng)力的沃爾沃FE 一樣高效。

2.1.2 生物柴油

沃爾沃各系列卡車發(fā)動(dòng)機(jī)都提供至少一款生物柴油版本，見表2-2。

表2-2 沃爾沃卡車發(fā)動(dòng)機(jī)使用替代燃料的情況

圖2-1 沃爾沃全系列卡車都可提供電動(dòng)版

2.1.3 沃爾沃電動(dòng)卡車

沃爾沃全系列卡車都可以提供電動(dòng)版，部分參數(shù)如表2-3—2-6 所示。

表2-3 沃爾沃FH/FM/FMX 動(dòng)力系統(tǒng)部分技術(shù)參數(shù)

表2-4 沃爾沃FE 動(dòng)力系統(tǒng)部分技術(shù)參數(shù)

表2-5 沃爾沃FL 動(dòng)力系統(tǒng)部分技術(shù)參數(shù)

表2-6 沃爾沃VNR 動(dòng)力系統(tǒng)部分技術(shù)參數(shù)

2.2 未來要推出的低碳動(dòng)力系統(tǒng)

沃爾沃已在歐洲市場(chǎng)推出全系列電動(dòng)卡車產(chǎn)品并計(jì)劃2025年后量產(chǎn)氫燃料電池卡車。2022 年6 月20 日，沃爾沃卡車展示了其氫燃料電池卡車產(chǎn)品，標(biāo)志著沃爾沃卡車在推出全系電池電動(dòng)卡車之后，進(jìn)一步完善了自己的新能源卡車產(chǎn)品線。

沃爾沃最新發(fā)布的氫燃料卡車基于第5 代FH 系列卡車開發(fā)。氫燃料版本的FH 卡車在外觀、內(nèi)飾及其他架構(gòu)方面變化不大，新增的儲(chǔ)氫罐等設(shè)備采用機(jī)架的方式布置在駕駛室的后方，占據(jù)約2 m 的長(zhǎng)度。因此，改裝基型車采用了長(zhǎng)軸距的4x2 牽引車底盤進(jìn)行。沃爾沃卡車官方并沒有給出車輛的儲(chǔ)氫罐容量，但表示一次加氫能夠行駛1 000 km。同時(shí)，每次加氫只需要15 min，這也是氫燃料卡車相比起電動(dòng)卡車的優(yōu)勢(shì)。

2 套燃料電池系統(tǒng)安裝在車輛原有的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置，每套能夠提供150 kW 的電力輸出，共計(jì)300 kW。儲(chǔ)氫罐系統(tǒng)安裝在駕駛室后方的機(jī)架內(nèi)部，有外殼對(duì)其加以保護(hù)。加氫口布置在了儲(chǔ)氫罐機(jī)架的左側(cè)下方區(qū)域。除了液氫加注口外，加注區(qū)域還設(shè)計(jì)了壓力表，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力信息。

由于燃料電池系統(tǒng)不含內(nèi)燃機(jī)，原有的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)附件被取消，因此，駕駛室左后方頂部原有的進(jìn)氣空濾組件也被取消，取而代之的是填角處理。

在儲(chǔ)氫罐和駕駛室后壁的夾層之中，還安裝了部分的設(shè)備。燃料電池工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生水，水蒸氣的排放口就放在了夾層處。其位于駕駛室右后方的導(dǎo)流罩內(nèi)，采用豎置布置。當(dāng)燃料電池全力發(fā)電時(shí)，這里就會(huì)排放出白色的水蒸氣。

圖2-2 新增的儲(chǔ)氫罐等設(shè)備布置在駕駛室后方

圖2-3 液氫加注區(qū)域設(shè)計(jì)有壓力表

圖2-4 2 套燃料電池系統(tǒng)安裝在原本發(fā)動(dòng)機(jī)的位置

這臺(tái)氫燃料版本的沃爾沃FH 卡車采用了和柴油版FH 卡車相同的車橋組件，燃料電池系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)電，之后驅(qū)動(dòng)中央電動(dòng)機(jī)，為車輛提供動(dòng)力。目前，車輛還處在原型車測(cè)試階段，預(yù)計(jì)2025 年才能正式推向市場(chǎng)。不過，其關(guān)鍵參數(shù)都已經(jīng)基本明晰，不會(huì)發(fā)生大的改變——續(xù)航里程1 000 km 以上，燃料電池總功率300 kW，加氫時(shí)間少于15 min，最大可進(jìn)行65 t GCW 的運(yùn)輸，以適應(yīng)Eco Combi 等形式的高密度運(yùn)輸。

車輛的燃料電池系統(tǒng)由沃爾沃和戴姆勒集團(tuán)的合資公司Cellcentric 開發(fā)。奔馳GenH2氫燃料卡車也在使用相同的燃料電池系統(tǒng)。并且，這兩臺(tái)卡車的開發(fā)進(jìn)度、參數(shù)等也大致相似。GenH2的驅(qū)動(dòng)馬力能達(dá)到660 kW(900 hp)，轉(zhuǎn)矩4 000 Nm，沃爾沃的氫燃料電池卡車應(yīng)該也會(huì)達(dá)到相近水平。

表2-7 沃爾沃燃料電池系統(tǒng)主要參數(shù)

3 戴姆勒卡車

根據(jù)2021 年11月12 日，戴姆勒卡車 “資本市場(chǎng)日”發(fā)布的未來戰(zhàn)略，戴姆勒卡車提出：到2025年，大部分研發(fā)支出用于零排放車輛技術(shù)。戴姆勒卡車專注于純電動(dòng)車輛和氫燃料電池車輛2 條技術(shù)路線，認(rèn)為BEV(電池電動(dòng))和FCV(燃料電池)同等重要，針對(duì)不同用途與場(chǎng)景形成互補(bǔ)。戴姆勒卡車的目標(biāo)是：到2030 年，新能源車輛占比超過60%；到2039 年，內(nèi)燃機(jī)全部淘汰，實(shí)現(xiàn)100%零排放。

3.1 目前電池動(dòng)力系統(tǒng)

3.2 未來要推出的動(dòng)力系統(tǒng)

戴姆勒卡車希望通過自身的不懈努力和與戰(zhàn)略伙伴的積極合作，聚焦并加速發(fā)展純電動(dòng)和氫燃料電池2 大零排放動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)。純電動(dòng)和氫燃料技術(shù)相輔相成，可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，為客戶提供最優(yōu)解決方案。戴姆勒卡車希望，自2039 年起，在北美、歐洲和日本市場(chǎng)只提供運(yùn)營(yíng)碳中和的車輛。

(1)電池電動(dòng)系統(tǒng)。

表3-2 eActros Longhaul 的電動(dòng)機(jī)和電池

2022 年9 月，在漢諾威國(guó)際商用車及零部件展（IAA）上，戴姆勒公司帶來了豐富的電動(dòng)車型。其中梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz Truck)eActros LongHaul 純電動(dòng)長(zhǎng)途重卡概念原型車贏得了“2023 年度卡車創(chuàng)新獎(jiǎng)(2023 Truck Innovation Award)”，梅賽德斯-奔馳卡車公司首席執(zhí)行官Karin R?dstr?m 代表公司領(lǐng)取了這一獎(jiǎng)項(xiàng)。

(2)氫燃料電池系統(tǒng)。

圖3-3 GenH2 氫燃料電池卡車的開發(fā)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)超過1 000 km 的最大續(xù)航里程

圖3-4 正在加氫的GenH2 氫燃料電池卡車

2021 年10 月25 日，戴姆勒卡車公司已獲得在公共道路上使用氫燃料電池卡車的許可證。梅賽德斯-奔馳GenH2氫燃料電池卡車的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在單次加氫的情況下能夠達(dá)到1 000 km 及以上的行駛里程。戴姆勒卡車將在公共道路上進(jìn)行測(cè)試，以在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中驗(yàn)證以上數(shù)據(jù)，該測(cè)試項(xiàng)目將包括梅賽德斯-奔馳eActros 和其他制造商的卡車及燃料電池卡車的對(duì)比測(cè)試。GenH2燃料電池卡車計(jì)劃 2023 年開始客戶試用，2025 年后投產(chǎn)。第一批生產(chǎn)的氫燃料電池卡車GenH2將從2027 開始正式移交給客戶。

2021 年5 月20 日，戴姆勒卡車公司和殼牌新能源公司簽署了一份協(xié)議，雙方將聯(lián)合開發(fā)一條氫燃料電池車貨運(yùn)走廊，到2030 年，將提供150 個(gè)氫燃料加氫站，并布局大約5 000輛梅賽德斯-奔馳重型燃料電池卡車。

表3-3 GenH2 氫燃料電池卡車-動(dòng)力系參數(shù)

4 曼恩卡車公司

曼恩卡車公司提供電動(dòng)卡車，正在開發(fā)和測(cè)試氫內(nèi)燃機(jī)；目前沒有看到曼的可以使用生物柴油、HVO、生物氣等替代燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。曼恩在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上肯定還會(huì)持續(xù)的投入，在未來幾年也會(huì)持續(xù)從燃油消耗量，或者是碳排放下降方面繼續(xù)努力。

4.1 目前的低碳動(dòng)力產(chǎn)品——曼恩eTGM 電動(dòng)配送卡車

圖4-1 曼恩eTGM 電動(dòng)配送卡車

表4-1 曼恩eTGM 的電動(dòng)機(jī)和電池-技術(shù)參數(shù)

4.2 未來要推出的低碳動(dòng)力系統(tǒng)

(1)曼恩e-Truck 電動(dòng)牽引車。

曼恩 eTruck 系列在2022 年IAA 展出，原型是其用于長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)碾姵仉妱?dòng)牽引車，計(jì)劃2024 年上市，準(zhǔn)備應(yīng)用兆瓦充電。

表4-2 曼恩e-Truck 的電動(dòng)機(jī)和電池部分參數(shù)

圖4-2 曼e-Truck 在2022 年IAA 上展出，計(jì)劃2024 年上市

(2)曼恩氫內(nèi)燃機(jī)。

曼恩公司在2020年10月發(fā)布的未來的電動(dòng)化戰(zhàn)略中表示，除了開發(fā)和制造電池驅(qū)動(dòng)的商用車外，還將優(yōu)先考慮氫能，即氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)。曼恩公司原計(jì)劃最早于2021 年測(cè)試氫動(dòng)力汽車原型，包括測(cè)試燃料電池和氫氣內(nèi)燃機(jī)。

圖4-3 曼恩將H2 內(nèi)燃機(jī)視為通向燃料電池的橋梁技術(shù)

曼恩將H2內(nèi)燃機(jī)視為通向燃料電池的橋梁技術(shù)，因?yàn)槁髡J(rèn)為該解決方案更容易實(shí)現(xiàn)且更強(qiáng)大。該計(jì)劃將于2023 或2024 年與選定的客戶合作開始測(cè)試。曼恩的目標(biāo)是在運(yùn)輸物流中測(cè)試整個(gè)氫生態(tài)系統(tǒng)。

2022 年2 月，曼恩公司在紐倫堡進(jìn)行氫內(nèi)燃機(jī)測(cè)試，試圖解決相對(duì)較高的消耗量。

曼恩公司以16.8 L 的直列6 缸柴油機(jī)為基礎(chǔ)，提出了氫氣低壓直噴的均質(zhì)稀薄燃燒概念。對(duì)柴油機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、氣門系統(tǒng)、缸蓋周邊進(jìn)行了變更，氫噴射壓力為低壓2.2 MPa，壓縮比為13，點(diǎn)火系統(tǒng)采用了曼恩的CNG 發(fā)動(dòng)機(jī)(E18)原有系統(tǒng)。根據(jù)氫氣噴射正時(shí)控制圖，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速高負(fù)荷工況，為了最大化吸入空氣量，在吸氣門關(guān)閉后噴射；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速工況，為了確保氣體的混合和渦輪效率，在吸氣行程中噴射。為了兼顧低NOx 排放(2 g/kWh 以下)和單渦輪的空氣供應(yīng)極限，空氣過剩率λ= 2.5 ～2.7 的范圍內(nèi)運(yùn)行。為了降低氫燃燒的冷卻損失，對(duì)活塞燃燒室形狀也進(jìn)行了優(yōu)化，多缸發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果最大凈熱效率達(dá)到44%。

圖4-4 曼恩在紐倫堡測(cè)試氫內(nèi)燃機(jī)

圖4-5 單渦輪空氣過剩率適合范圍

圖4-6 曼恩公司氫內(nèi)燃機(jī)的熱效率及NOX 排放MAP 圖

(3)氫燃料電池電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)。

在Bayernflotte 項(xiàng)目中，曼恩正與博世、弗吉亞(Faurecia)、采埃孚合作開發(fā)一款燃料電池卡車。將在2024 年交付給5家客戶(BayWa、DB Schenker、GRESS Speedit、Rhenus Logistics 和Speedit Dettedorfer 等公司)，他們對(duì)燃料電池卡車進(jìn)行為期1 年的運(yùn)營(yíng)測(cè)試。