近期,美国特斯拉宣布其纯电动重卡Semi正式开启预定,标志着这款车型已经进入商业化量产阶段。根据目前公开的数据,特斯拉Semi牵引车采用6×4驱动型式,电驱桥结构,在差速器前后各布置一个电机,2根驱动桥总共安装4个电机,最大功率1100马力;目前发布了两个版本,短续航版本为480km,在美国售价为15万美金(约合人民币97.5万),长续航版本为800km,售价18万美金(约合人民币117万)。由于美国的半挂列车最大总质量为36吨(第六级5轴),而中国的半挂列车最大总质量为49吨(6轴),所以如果这款车型在中国商用化运营则会降低最大续航里程,根据笔者经验估算在500km,这在中国电动重卡领域也是相当亮眼的数据。
特斯拉Semi纯电动重卡牵引车
美国特斯拉Semi采用了全新的设计理念和多项高尖端技术,笔者根据公开数据从设计理念和先进技术两个维度对这款车型进行如下技术解析。
第一,设计理念。特斯拉Semi脱离了传统的卡车设计理念,是一个以客户体验为导向、全新开发的纯电动重卡产品。在整车总布置方面不受传统柴油车布置的约束,车身设计、底盘总布置更加合理。由于续航里程为800km,本产品在美国的定位是“州-州”运输,而不是“东海岸-西海岸”的大陆桥运输,因此只需要1个驾驶员即可,因此驾驶室按照1个司机进行设计,内部空间既能满足日常驾驶需求,又能为降低风阻做出贡献;底盘的驱动桥采用电驱桥,去掉了传统的传动轴,将车架中间位置用来布置电池箱,这样可以降低整车的重心,以确保车辆行驶更加平稳,转弯时车身侧倾会大幅降低。
特斯拉Semi电池布置在底盘中心位置,可降低整车重心
相比之下,国内很多纯电动重卡依然走着“油改电”的技术路线,将发动机去掉之后布置一个电动机,驾驶室依然采用可翻转的驾驶室,电池箱布置在车身后端(重卡)或车架两侧(轻卡)。以驾驶室翻转机构为例,传统柴油卡车的平头驾驶室在发动机正上方,为了便于维修发动机,所以设计了可翻转结构。而改为电动车之后,驾驶室下方仅为控制器和相关附件,这些零部件是终身寿命件,通常不需要维修,此时翻转功能就是多余,但是电动卡车为了与传统柴油卡车共平台,依然要安装驾驶室翻转系统,增大了整车重量。
第二,先进技术。在整车空气动力学方面。对于一辆总重量49吨、行驶速度80km/h的重卡车型,整车动力持续输出功率大约为280-320马力,空气阻力要消耗整车输出功率的30%,大约84-96马力。特斯拉Semi的整车造型模仿高铁的子弹头外形,大幅降低了迎风面积,其风阻系数仅为0.36。目前主流平头重卡的风阻系数大约为0.52-0.56。另外,车门采用反开式设计,司机进出更加便利。进入车内,整个中控台除了方向盘外,就是2个硕大的屏幕,几乎看不到任何实体按键,体现了未来重卡的简约风格。
特斯拉Semi整车空气动力学设计
特斯拉Semi驾驶室和车门开启方式
特斯拉Semi驾驶室内部,体现未来重卡的简约风格
在轻量化方面,笔者估计特斯拉会大量应用整体铝合金压力铸造技术。根据图片显示,特斯拉Semi的车架不同于传统卡车车架结构(两根纵梁+若干根横梁),而是一个框架结构,电池箱直接放在框架结构内,既能保证电池箱的安全又能发挥整车承载能力。目前特斯拉在乘用车领域已经应用了6000吨的铝合金铸造压力机,根据特斯拉的创新精神,必然会把这项技术应用在特斯拉Semi车型上。相比之下,国内电动重卡还是采用传统车架结构,电池框架设置在车架上方或两侧,只承载电池重量,而对整车受力没有任何贡献,还会带来整车重量增加。
特斯拉Semi车架采用框架式结构
在电池技术方面,特斯拉Semi目前有2个续航版本,分别是480km和800km,厂家给出的百公里电耗为125度,根据计算可得知2个续航版本分别搭载600度和1000度电池包。关于电池,特斯拉也用上了最新的4680无极耳电芯。作为2020年特斯拉发布的第三代电芯,4680电池最大特点就是采用了无极耳技术,相比2170电芯的能量提升5倍、续航里程提升16%、功率提升6倍,每千瓦时成本降低14%。4680电池通过正负极集流体与盖板/壳体直接连接,使电流直接在电极集流体、盖板、壳体之间传导。大幅增大了电传导的面积缩短电传导的距离,从而降低电池内阻,减少发热量延长电池寿命,并提高充放电峰值功率。
特斯拉最新的4680无极耳电芯
在整车智能化设计方面,特斯拉Semi全车配备了26个具备Autopilot功能的摄像头(试装车),通过车内2个屏幕,司机就能方便地观察车辆四周,并能实现辅助驾驶功能。但自动驾驶功能目前仍在开发当中。特斯拉Smei卡车近期目标是实现列队行驶功能,前后两车的行车间距笔者估算在10-15米(或许会更低),可利用前车“破风”效应来为后车降低能耗。
“狼来了!”这不是一句危言耸听的空话,或许在未来3-5年特斯拉Semi就会被引入中国生产,到时中国新能源重卡领域将迎来一大劲敌。客观地说,中国目前大多数纯电动重卡都与特斯拉Semi存在一定差距,从设计理念上很多还是“油改电”模式,同质化程度太高,缺乏自己的核心技术。要想与狼共舞,首先自己要就成为狼,建议国内重卡企业要将资金和精力尽快投入到新能源车型开发上,开发出全新平台架构的新能源重卡,做好与特斯拉Semi重卡进行市场竞争的准备。
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