商用车新能源未来技术路线如何选?北汽福田张艳超详细阐释
内容提要：
1、 中国能源的核心思想是自主可控，降低石油的依赖度。
2、 混合动力在短期内一定会迎来一部分机遇。
3、 长期发展来看，长途重卡还是要坚持氢燃料的路线。
4、 商用车油改电约束太多，未来需要打造全新的平台，走模块化、高效率的路线。
5、 未来的动力总成一定是往多电机的方向走，电机小型化、轻量化。
随着国家双碳目标的提出，商用车作为节能减排的“大户”，受到各方关注，商用车如何更好的做好节能减排，有哪些技术路线可以选择?目前现状、未来发展如何?有哪些困难和优势?成为关注的话题。
2022年8月8-9日，第十四届国际汽车变速器及驱动技术研讨会(TMC2022)在青岛召开。本届会议围绕“双碳”战略目标，深化混动技术研讨，同时向电驱动系统纵深发展，并聚焦高速化、高压化、高集成化、智能化等关键技术发展。
值得重视的是，本届论坛首次设置了商用车动力系统论坛。在8日的商用车论坛上，北汽福田汽车股份有限公司工程研究总院电力驱动总监张艳超做了题为《新能源商用车产业及技术发展报告》的演讲，干货满满与行业分享。
商用车市场细分应用场景众多，工况复杂，能源的多元化也是商用车今后发展的一个大趋势。纯电驱动已经得到了广泛应用，在矿车、渣土车等特种车上，混动系统在物流及长途重卡上做了初步的尝试，但还未形成明确的技术路线。新能源发动机现在也在做试探，根据不同的能源特性，如何进行动力与纯动系统的匹配、控制和测试，成为当前研究的热点。
张总监针对商用车新能源技术路线现状、困难、优势和未来趋势做了详细的探讨，很多问题有独到看法，供商用车同行参考。
以下为演讲实录：
尊敬的各位专家，各位同仁，大家上午好!很高兴受大会邀请来这里做一个分享报告，分享福田汽车在新能源板块的思考，还有对未来趋势发展的一个展望。
我报告的题目是新能源商用车产业及技术发展报告。大概政策的背景是什么一个情况。在这里我简单说一下。
第一部分就是我们国家的能源结构。我们对石油的依赖，从2015年到2022年基本保持在70%左右的依赖度，实际上这个比例每年都在逐步增长。第二是我们现在非化石能源的比重基本占71%左右，非化石能源的比重2021年是16.6%左右，每年保持1%的比例在增长，预计2025年要达到22%的目标。我们在2030年预期达到40%的一个非化石能源的比重，这对我们推进新能源汽车的发展，包括电动化的转型，实际上是比较重要的，最主要的核心思想是能源的自主可控，降低石油的依赖度。
第二部分碳排放要实现3060目标，要实现21世纪能控制全球气候温度在1.52度，两度的范围内，实际上交通领域还有很大的工作要做。这里面我们有一个比例的数据，基本是在2050年左右要实现二氧化碳的排放量降低60%左右，这个比数是基于2019年的数据来做的。
第三个驱动因素是区域的，就是环保的一个排放。我们现在在重卡，新能源重卡在2021年上半年整个增长比例大概在491%左右，换电重卡现在增长了15倍的产销，主要得益于我们现在环保对绩效分级的考评，换电重卡未来也是很大的一个板块，政策驱动。
第四个政策驱动背景是四阶段油耗，加上路权、运营补贴，包括刚才讲的商用车积分。四阶段油耗行业预估要降低15%左右，15%的目标实际上在商用车的产品系列是比较广的，我们从微车一直到重型车，实际上每个板块的节油率与四阶段的比值差异性比较大，所以混合动力在短期内一定会迎来一部分机遇。
第二部分重点讲一下现状。
我们这个表列的是2021年乘用车的产销情况，乘用车2021年产销350万台，2022年上半年这个比例已经达到了22%左右。商用车我们重点说一下，商用车2021年整个是19万台左右，可以看到从2019年到2021年，物流车的比例在逐年增加，2022年上半年，整个产销大概是11.6万左右，这个比例增长了大概65%。所以像商用车的电动化，现在虽然基数不太大，但是每年的增长率还是比较高的。从产销的构成来看，万类的车占比大概40%左右，这个比例还是比较高一点。
从基础设施的建设情况来看，2022年充电桩的建设大概142万左右，我们一直在讨论充电桩最早是350伏的电桩，现在逐步在往750伏充电桩过渡，未来随着超级充电标准的颁布，实际上我们未来做充电桩可能会往一千伏甚至更高的电压平台来走。换电站这里面有乘用车和商用车两部分，大概1500左右，加氢站大概264座。
从标准的发展方向来看，刚才我们也讲了，随着现在整个产业的导向，标准也逐步在完善。围绕换电，因为重卡的增长比例极大，所以现在换电的标准也是中汽在紧锣密鼓地组织，现在围绕换电的接口，围绕换电的通讯，这一部分我们现在在加紧做标准的颁布，这是第一部分。
第二部分，上半年出口，虽然商用车整体比例在下滑，但是我们现在出口比例是在增长的，所以我们现在国际标准正在研究，也是对于商用车板块的推进也是非常重要的一个点。第三部分是产业政策，现在由纯电动往轻燃料在走。
乘用车现在已经到了成熟期，被市场广泛认知和接受，所以乘用车无论从驾乘体验还是人机交互等方面，现在都已经被市场广泛接受。但是商用车与乘用车的消费品来比较的话，生产工具还是有一点差异，我们现在大部分的车是基于油改电的方式来做的，油改电现在可能要突破的一个瓶颈，就是我们现在的模块化到底怎么做，低成本、高效率，未来迎合多元技术方案的话，我们现在的方案是比较难做的。所以下一步各个企业也都在做，全新平台到底是怎么来设计，我们基于哪些维度，要去考虑全新平台的一个开发。
第三部分，我们重点介绍一下趋势。实际上新能源商用车刚才也讲了，我们现在是多品种、多场景，所以它的维度是比较多的。我们现在从里程的范围来看，如果拉到一千公里，在现有方案没有达到这么高的密度的情况下，短期在长续航里程还是要用混合动力的技术路线。当然长期发展来看，我们现在还是要坚持轻燃料的路线，因为这个方向肯定是没有问题的，只是说这个时间的长短，包括我们刚才说的储氢技术瓶颈的突破。国外现在重点在发力液氢，包括75兆帕的路线，国内现在主要是35兆帕的路线在做。纯电动的话，我们刚才也讲了，纯电动解决的可能是区域的一个运营，里程的突破边际短期还是要基于场景去做产品的设计，所以未来场景化、定制化的产品，可能未来在短距离商用车里面是一个综合的解决趋势。
然后是混合动力，为什么强调混合动力呢?四阶段油耗出来以后，混动可能会是我们下一步的一个短期解决方案。但是长期来讲，还是要减少对油的依赖，氢燃料和纯电动技术未来还是我们要重点增大比例开发的。混动现在推的主要有两个趋势，第一个就是我们在乘用车驱动架构怎么往商用车去转，因为刚才提了，在多产品线的商用车，实际上轻卡及以下的产品是可以考虑用乘用车的一些资源，可能解决的问题就是这些资源如何应用。
这里可以看出，从微车一直到重型车，在四阶段油耗限值的比例上是有一定差异的，我们现在预期是比三阶段油耗降低15%，但是不同的产品线比值会有一定的差异。在中重型的方向现在还是按着P2的方向在做，这是当前的一个技术路线，因为现在混合动力的构型在重型车上还没有其他的创新构型，从节油率角度讲，P2肯定是不如双电机混动的，至于是PS还是P13这种构型，或者是其他双电机构型，实际上这一块主要的瓶颈还是在机电耦合系统，但是轻卡以下的大概率是可以取消变速箱的，用单减的方案或者是单减+2AT这种路线是可以实现的。
第三个就是纯电的全新平台，我们讲全新平台实际上要突破原来油改电的技术瓶颈，以前油改电技术难度小，开发周期短，但是它的瓶颈就是固有约束太多，无法突破现有的横梁和纵梁的边界。所以下一步要基于模块化的产品设计，实际上这个全新平台一定要做，所谓全新平台或者滑板底盘做的实际就是模块化和平台化的概念。下一步的全新平台到底是什么样的平台?现在乘用车大量在推800伏，第一是高功率，第二是充电速度，就是超级充电，这两个问题是驱动现在走800伏技术路线的。商用车短期内800伏路线，实际上这是个人观点，可能我们还没有办法真正产业化，因为毕竟生产工具要考虑成本，所以只有在乘用车真正批量之后，我们把乘用车的资源怎么进行商用车的转化，这是所有主机厂要做的。
这是我们统计了一些国内和国际上的新平台也好，或者下一代的产品也好。从这里可以看出，上面是我们对氢燃料的统计，下面是纯电动的，不管是氢燃料还是纯电动，这个构型和方案是一致的。从上面可以看出来，刚才讲了一下氢燃料现在国内做的主要是35兆帕的气氢，国外主要做的是75到80气氢或者是液氢的方案，当然国内也在储备液氢，所以氢燃料未来的一个瓶颈就是靠我们真正的储氢、运氢综合的解决方案到底怎么来做，这个技术瓶颈到底能不能突破。
纯电动这个板块重点要解决的第一是模块化，第二就是我们讲了高效率，单位里程的载运能力，包括轻量化，然后是驱动系统的综合效率。
下一代的产品基本以桥驱和分布式驱动为主，当然不能解决所有重型车的一个问题，因为我们现在重型车大概有12个场景，所以每个场景下对轮边扭矩的需求是不一致的，长期来讲，中央驱动和桥驱应该是一个并存的方式。
电芯，包括长寿命、高安全、低成本。长寿命现在要突破1万到1.2万，重型车辆120万如何突破到160万，因为现在国外新的车型现在规划的里程都已经突破到160万了。低成本主要是新材料的应用，比如现在的钠电池，钠离子电池资源丰富，但是在重型车的应用，它的密度太低，所以未来可能先行会在微型、轻微型车辆去应用，这个技术路线实际上对于商用车来讲是比较重要的。
然后是零部件电驱动的趋势。从乘用车的发展方向来看，我们现在已经突破物理集成到性能集成的方向去走，到气垫集成(音)，现在主流的比如华为的七合一，比亚迪的八合一，包括现在已经产业化的六合一，这些是乘用车已经在走的路线，但是气垫级可以实现OBCDC这种，比如气垫的共用，下一步可能要走的就是域控制器，综合减少芯片的使用率，达到降本的目的。因为主机厂未来的发展方向是要控制软件和架构。然后是商用车的驱动路线，未来的发展方向，我们认为还是往桥端或者轮边的方向去走。
从驱动构型来看，桥驱的路线，包括重型车的发展方向，对于电驱动这个板块，电机是如何接入乘用车的资源，这是我们重点要考虑的，如果未来要走800伏的路线，单一商用车推进800伏是很难的，所以我们要做乘用车的资源和技术的复用，到底怎么来做?现在的解决方案，一是加大速率，提高电机转速;第二是把单电机变双电机。现在从架构的趋势上来看，在重型车，尤其重卡，我们用双电机的解决方案会成为一个主流的趋势。刚才也讲了，从重型的车辆大概有多个场景的，轮边扭矩覆盖范围从5万做到12万，单一方案是很难覆盖全系产品线的。
刚才说了，单电机和双电机技术的一个需求，未来的动力总成一定是往多电机的方向走，电机小型化、轻量化，之前我们也跟国际的一些企业在对接，我们现在动力总成技术开发的一个程度，与国外还是有差距的，从重量目标来看，国外动力总成现在可能比我们要轻大概60%，甚至70%。从电机的发展方向，一个是轻量化，一个是怎么用乘用车的一些资源，一个是考虑功能安全和信息安全的。
我们现在要实现DTCU的话，我们要做的是怎么提高整个车辆的经济性，就是提高它的效率，车辆整个阻力系数怎么来降低，刚才调研国外的一些车或者我们下一代产品，风阻系数基本都在0.36以下，所以下一代的产品，整个风阻、整个车辆的内阻怎么降低是我们现在要突破的一个问题。第二是智能化到底在产品上如何应用?比如我们的队列，如果我们队列行驶的话，整个风阻也会降低大概30%左右，23%左右。第三就是车辆整个阻力、整个效率的优化，比如氢燃料电池系统的效率，原来是45%的额定效率，那么怎么突破到50%，怎么突破到55%、60%?“十四五”期间的目标可能是要突破到55%。还有一个就是整个动力附件功耗的降低，驱动系统传动效率的提升，比如现在从中央驱动到桥驱，整个效率大概提升5%，甚至7%。
第二个就是轻量化，刚才讲了下一代产品怎么做，要兼顾纯电动和氢燃料电池的产品，所以你在底盘的架构上，就一定要解决现在氢燃料或者纯电动的技术难点，就是底盘的模块化。因为现在的车都面临一个问题，就是整个布置特别难，高压系统架构的布置非常复杂。
最后，商用车实际是生产工具，所以我们要解决TCO的问题，未来降本是一个途径，提高运营效率，提高运营收益。在重型车可能有一些局部场景是可以算的，当然主要考虑电价，电池的价格或者电池的运营模式。还有就是微车，微车也是。因为我们现在也在做，调研很多企业，比如说百度或者是货拉拉等新的一些造车势力逐步从乘用车向商用车转型，技术驱动改变竞争格局，往往技术的改变不是我们产业里的人，可能是一些新的思想对我们会有一些撞击。所以打败你的往往不是同业者。
