中国重卡：电动vs氢动

晨枫

中国已经是电车超级大国。说起来，中国电车还是电动大巴先行一步，轿车是后来才爆发性增长的。但是，卡车似乎是明显的缺板。
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9 w  P' J! G$ _8 b中国是重卡大国，占世界40%左右。中国重卡与世界主流一样，柴油机驱动为主。在电车时代，电动重卡是否会取而代之，自然成为人们的关注。
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' V3 m/ J. I8 @3 T7 _! Q% T柴油机卡车扭力大，省油，性能可靠，服务链完整，但噪声大、污染大。电动的话，扭力更大，无噪声，无污染，使用和维修更便宜，似乎是理想的替代。但在电动公交已经接近一统天下、新能源轿车（包括全电和混动）市场渗透率已经过半的现在，新能源卡车似乎并没有太大的声色。

/ [1 h! G" ]+ N, }曾经有一个时间，卡车与大巴共用平台。现在大巴基本上使用专用平台，不再与卡车共用。这是因为大巴需要：

1、        平台低，便于上下
2、        发动机后置，缩小占地和提高车内空间利用率，也降低车内噪声和气味
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公交大巴频繁启停，每天晚上回车场，也特别适合电动的使用场景。
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相比之下，重卡以牵引车为多，平台高低无所谓，发动机前置后置也无所谓，前置还有降低风阻和提高碰撞安全的好处。最重要的是，重卡一上路就要开很远，长时间巡航的要求远远超过频繁启停，每天晚上也未必有正轨的停车场可以停放。
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重卡电动化的话，必须提供足够长的巡航里程。超过1000公里是起码的。电动轿车有声称达到1000公里行程的，但在实用条件下要打折扣。

; b  B' g; B& {4 k- u据说深圳有过一段电动的泥土车，但没多久都淡出了，看来电卡还是有问题。
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2 M  b1 ^- B& v6 ?重卡有单车和拖头，泥土车是单车，使用模式上还有可能比照电动公交。拖头的问题更大。不过电动拖头有一个优势：不仅自带电池，拖车底盘里还可以放满电池，增加续航里程。

电池的重量是最大的问题。不管是电卡自带电池，还是拖车帮着分担电池，电池总重非常可观，在路上的全重是个问题。道路、桥梁都很吃重，过磅缴费可能也是割肉时刻。

轿车全重里，人的重量占比很小。电池比内燃机重，全车空重增加一般在10%一级，变化不算大，对道路、桥梁等问题不算大。电卡就不同了。
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以北美典型重卡拖头为例，油箱在450-500升。柴油密度为0.84kg/升，1kg可以产生能量9600千卡，1卡＝4. 185焦耳，1度=3600千焦耳。 柴油机的效率取40%，不计发电机损耗的话，1升柴油可以产生的能量约合0.84*9600*4.185*40%/3600=3.75千瓦-小时电能。500升柴油相当于1875千瓦-小时，重量420公斤。
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, J9 g! L; v  U$ i8 Y  I  {相比之下，小米SU7的电池容量约74千瓦-小时，重量579公斤。把25个小米SU的电池组绑在一起，在能量方面可以达到要求，但重量就奔14.5吨去了。典型重卡拖头全重也不过7.5-8吨。这样的电池重量是不可接受的。

把电池重量分摊一半甚至2/3到拖车，重卡拖头的重量降低了，但拖车的有效载荷就降低了，拖车的成本也大大提高。为了提高效率，在整个物流体系里，一个拖头对应很多拖车，每个拖车都自带电池将大大提高拖车车队的成本，并降低可拖运的载荷，这是不得不考虑的代价。

3 |! T2 i: o& r! O' h电池重量全部集中到拖头可以避免提高拖车成本，但轴重成为很大的限制。现在拖头大多为三轴，要保持同样的轴重的话，至少需要提高到八轴。这不是上公路的集卡拖头，改行拉“高丽原木”了。拖头的长度和复杂性不可接受。
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特斯拉Semi已经跳票几次，现在说2025年底推出。希望马斯克不要染上“印度病”。据估计，Semi重达12.5吨，公路行程只有800公里。作为对比，2015年的Volvo 730只有8吨，有150加仑（570升）油箱，可以舒适地跑1600-2300公里不需要加油。

在美国，法律规定卡车司机连续开车700英里（约1100公里）必须休息10小时；每周典型实际里程约4000英里（约6500公里）。如果每一个过夜地都有充电的话，800公里行程依然意味着基本上每天都必须中途充电。快充可以在30分钟内充到80%，这意味着每周有2.5-3小时需要消耗在路上充电中，这还是假定其余充电在休息的10小时里完成，否则每周充电要累计占用4个小时。

如果加油的话，大部分加油都不必在路上进行，假定所有加油都在路上而不是过夜地，停车加油也累计不超过1小时，每天的时间可以充分用于赶路。这意味着每周2-3小时的额外盈利时间。这是很可观的。

9 m8 n" f* p. i中国卡车司机和交规有所不同，但美国的例子还是可以用于比照的。

, j5 b& z/ |7 J* Q换电池是一个办法，但很多具体问题使得换电池“看起来很美”，蔚来正在体会到此路艰行。

/ u& F8 u# s- y氢动的话，最大优越性是“加油”时间短，系统重量轻，行驶里程长。

氢动可以直接走内燃机路线，但现在一般还是考虑燃料电池，尽量利用电动的好处。
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氢的能量密度高达120MJ/kg，相比之下，柴油只有42-46MJ/kg。也就是说，按重量的话，只需要1/3多一点的重量就足够了。问题是氢在常温常压下是气态，密度为0.084kg/立方米。也就是说，500升柴油同等能量的氢气体积为1650立方米！这不是卡车油箱，比“伯克”级驱逐舰的油箱（据说约400吨或者475立方米）还要大3倍！
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% @  i4 x+ t2 s' R: S. X加压可以缩小体积，但压力容器本身重量可观，安全性挑战更大。氢因为分子小，无孔不入，容易造成金属氢脆。氢泄露的话无色无味，连氢火焰都接近无色，很淡的蓝色在夜色里也只是隐约可见，在通常环境下很难看见，只看到扭曲升腾的热空气。
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液化能进一步缩小体积。密度降低到70.9公斤/立方米，也就是说，420公斤柴油的能量可由不到150公斤的液氢替换，需要约6立方米，但温度低达-253C。

) O/ n" J  c" ^7 E& S. {拖头上腾出6立方米的空间是有可能的，但这么大的液氢容器轻不了。6立方米的常压钢制容器大约1300公斤，加上保温和受热气化升压的加强可能还得加倍。但2.5-3吨的容器重量比14.5吨的电池要轻多了，液氢本身的重量反而可以忽略不计。
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2 C* S3 {; w6 k, I. x氢有泄漏问题，作为家用车辆，要长时间停在家里活着工作场所的密闭地下车库里，安全挑战很大。但氢动重卡基本上没有停地下车库的问题，少许泄漏直接就散发到空气里了，问题较小。商用车辆的维修条件也较好，检查较严格，安全相对容易得到保证。
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充氢需要解决接头密封问题，此外和加油速度差不多，比充电快多了。

电动和氢动是互补的技术路线，本来就不应该非此即彼。在不同的场景下用最适当的技术才是正道。对于重卡来说，尤其是拖头来说，氢动可能更加适合。
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: p' f  e6 r8 L8 f5 Z) j+ n$ M. O短途使用的泥土车、送货车需要看情况，原则还是电池重量不至于造成过度影响。

% D) l1 y" }/ F/ w+ t* n公交已经电动化了，这是正确的技术路线。旅游大巴其实还是柴油机为主。

6 A( t( T. C- _' K/ q+ n/ C1 j旅游大巴与公交大巴的使用场景不一样，但更接近重卡单车，早出晚归，而不是远程连续使用，可能也以电动为好。旅游大巴对地板下空间高度不敏感，正好放电池，就是要解决重量问题，可能三轴要成为主流。

料理鼠王

难道不能混动，按照理想这种增程式方案？
( u% [% l& o- o/ n. l. @2 X只要发动机能稳定运行，其实电池的重量完全可以减下来。
如果是两百度电，约1.5吨的电池包配置，对于重卡完全可以接受。

晨枫

料理鼠王 发表于 2024-4-26 17:01
难道不能混动，按照理想这种增程式方案？
4 i, k/ u  ?5 }只要发动机能稳定运行，其实电池的重量完全可以减下来。
如果是两 ...

是啊，卡车好像不大有混动的。可能是必要性的问题。

) F# V! {. a: H0 F. J卡车的发动机功率以长途巡航为设计基准，加速、爬坡等考虑较少。加速不是问题，爬坡只有慢慢爬。那混动什么时候用呢？

大黑蚊子

深圳泥头车用电的一大把啊，还是很经常在路上看到的

史节

正好前一阵在微博上看到有人转载关于氢能重卡的文章，
@姬永锋
9 M, j& M! s; o5 y% r9 u3 o$ q+ I摘自愚老头 锦缎
" B" C! k/ ]. C核心是以下一段话

在最近的电动汽车百人会上，中石化的刘会友，展示了一张氢能重卡的经济性测算表。香橙会也有类似的测算，结果大差不差。结论都是，目前氢燃料重卡，处在一个微妙的盈亏平衡点上。从5年全生命周期的角度，已经跟燃油重卡打平。但是，从终端使用者的角度，目前还没有感受到。这个时候，需要政策往前推一把。

& _# V  f# e  }0 x  n- _& d我觉得这个正是为什么前一阵会出台氢能相关政策的原因。现在我们已经看到了在光伏电池上出现的成本-规模螺旋，最终搅动了整个新能源市场，电池行业也是如此。而氢能重卡正在这个开始而又尚未开始的阶段。什么时候开始真正进入螺旋，很快，但不知道具体什么时候。
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氢燃料重卡，降本的速度很快，真的是给点阳光就灿烂。占到整车成本60%的燃料电池系统，整体价格从2020年以前的2万元/KW降到了2024年初的3000元/KW，目前市场比较激进的预测是，只要保有量能到5万辆，系统可以降到1000元/KW。你可以想象一下，2020年的时候，一辆功率110KW的重卡，光燃料电池系统就需要220万，但是到了2025年，这个系统价格降到了11万，成本降了95%！

+ @. B& ~" A  r, r7 d3 l
从这看出来的是氢能应用目前正处于润物细无声的阶段，有点像19年的比亚迪。大概3-5年内就会成为一个新兴行业。

五月

补充几点哈。
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9 b- l5 ]. j* d& G5 h$ j一个是油耗和成本。用电的重卡成本比用柴油低得多。这在极度成本敏感性的运输行业非常有吸引力。2022年的时候纯电重卡的电池部分大约40万。重卡本身40万。国家补贴40万。也就是说国家负担了电动化的成本，只追求鼓励企业开始研发、生产纯电重卡。随着电池成本大幅下降，加之重卡对于重量不敏感，也有企业用二手电池放在重卡上，进一步降低成本。
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二是插电混动重卡从去年开始大量涌现。重卡对爬长坡的大扭矩是刚需（必须考虑超重，汗）。这方面的需求跟插混轿车完全不同。下面是三条关于插混重卡的信息。似乎重卡的发展方向在向插混和增程快速进化。
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目前看工信部备案的插混重卡型号已经有23个。考虑到重卡生产企业远远少于轿车，型号更换频率远远低于轿车，23个备案型号已经属于井喷级了。

8 }- H$ k% l" X, j插混技术的老大比亚迪似乎还没有消息出来。比亚迪的插混轻卡已经开卖了，14万起。这个价格比轻卡王牌江铃差不多。估计会横扫轻卡市场。比亚迪造车从收购陕西黄河重卡开始。它最早其实应该是造重卡的（当然是理论上）。插混重卡不一定需要柴油机，再说柴油机也不难搞到。比亚迪进入插混/增程重卡是和合理的推测。

晨枫

史节 发表于 2024-4-26 19:39
正好前一阵在微博上看到有人转载关于氢能重卡的文章，
" j" }. H- |5 h2 Z9 C2 [# J) I- R@姬永锋
摘自愚老头 锦缎

8 I: b& r+ N: L4 `这东西卷起来的话，对动力氢燃料电池都是极大利好。过剩电能制氢，燃料电池用于低谷补电

晨枫

五月 发表于 2024-4-26 19:57
补充几点哈。

: \( w% l  u. m5 d5 @( t7 G6 G一个是油耗和成本。用电的重卡成本比用柴油低得多。这在极度成本敏感性的运输行业非常有吸 ...

$ G* b3 e% C* f* @( P想了想，除了超载爬坡，混动的最大好处还是在于能量回收刹车，这对不断上下坡很有用

tangotango

氢的贮存运输问题太大了，为啥燃料电池不能用甲醇？

五月

晨枫 发表于 2024-4-27 13:18
) N' u  p  C6 Z想了想，除了超载爬坡，混动的最大好处还是在于能量回收刹车，这对不断上下坡很有用 ...

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0 a7 k9 H, E( V2 f4 O" U& H' Q# I6 l是啊，这个好处算在油耗低里面了。

另外听说矿卡电动化进展很顺利。不过这个行业比较小而且封闭，新闻少，不知道具体情况怎么样。

晨枫

五月 发表于 2024-4-27 03:43
是啊，这个好处算在油耗低里面了。

1 k3 }4 ?% r6 @) r1 i1 g; N另外听说矿卡电动化进展很顺利。不过这个行业比较小而且封闭，新闻 ...

; k  m# Y2 F! ^* b/ N0 M矿卡早就混动化了，利用电动机扭力大的特点。但那电池微不足道，主要是柴油机直驱发电机，电动机直驱轮子。

晨枫

tangotango 发表于 2024-4-27 03:09
氢的贮存运输问题太大了，为啥燃料电池不能用甲醇？

能啊，氢燃料电池更加成熟，无污染。甲醇还是有二氧化碳排放吧

赫然

不用争论了。国内重卡的电动化，现在搞的轰轰烈烈！只是铺开需要一点时间，到底产业链的建设刚刚开始了两三年。
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电动是主旋律。大部分都落地了。氢动基本没有落地，产业链也没有跟上。成本上更是秒杀。没有悬念。到底结构简单很多。电动重卡都是换电池组的做法，非常快。
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7 p5 {" f9 C( |. [4 p0 m按照现在的速度，五年就有小成。中国电动重卡在抢跑，目标是抢占世界重卡市场。十年基本可以看到中国电动重卡一统天下的局面了。

晨枫

赫然 发表于 2024-4-27 08:44
不用争论了。国内重卡的电动化，现在搞的轰轰烈烈！只是铺开需要一点时间，到底产业链的建设刚刚开始了两三 ...

城市里的delivery truck肯定电动，但拖头的电池重量怎么解决？

料理鼠王

五月 发表于 2024-4-27 09:57
补充几点哈。
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! B' |; t5 z, o一个是油耗和成本。用电的重卡成本比用柴油低得多。这在极度成本敏感性的运输行业非常有吸 ...

3 G! q. ^" Z$ U3 {/ b9 b想来也是正常，在小型车上成熟的应用，相信这些优点也会被重卡继承。
/ O$ i) u5 b9 ~% @而且重卡不需要考虑电池包的重量和体积限制，想来布局或者改装会更加容易。
) e/ L2 T- |( t# q7 I& O7 n' T这种商用设备对于能耗成本极其敏感，能降低单位能耗，就是更多的利润，这就是国内出租车的故事。

当然现在才起步，产品的工程开发和优化需要时间，到时那种大排量的发动机反而成为历史，可能也是一种必然。

五月

晨枫 发表于 2024-4-28 00:37
城市里的delivery truck肯定电动，但拖头的电池重量怎么解决？

以北美典型重卡拖头为例，油箱在450-500升。柴油密度为0.84kg/升，1kg可以产生能量9600千卡，1卡＝4. 185焦耳，1度=3600千焦耳。 柴油机的效率取40%，不计发电机损耗的话，1升柴油可以产生的能量约合0.84*9600*4.185*40%/3600=3.75千瓦-小时电能。500升柴油相当于1875千瓦-小时，重量420公斤。% b2 [/ T0 O. Z" x7 w
4 s. `; r1 d5 s$ Z. F: P+ G  d1 A5 h! e- m' B1 n; H
相比之下，小米SU7的电池容量约74千瓦-小时，重量579公斤。把25个小米SU的电池组绑在一起，在能量方面可以达到要求，但重量就奔14.5吨去了。典型重卡拖头全重也不过7.5-8吨。这样的电池重量是不可接受的。

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纯电重卡续航里程不需要达到一箱柴油的里程啊。目前纯电重卡的里程只有200-300公里。充电确实有些困扰。但是重卡运送的货物很少有时间敏感的。一车货物在货场等待合适的重卡司机抢单，等待几天是很常见的。鉴于烧电的成本只有烧油的几分之一，甚至十分之一，节约的钱是司机利润的几倍。你让重卡司机在路上多住两天完全不会有人有意见。
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* u, g% l) {5 h# G+ T比亚迪的纯电重卡，续航只有200公里。电池包很小一个。国家目前也在。测试重卡换电模式。

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国家目前也在。测试重卡换电模式。国家补贴，企业尝试。宁德时代已经沿宁德-厦门高速建成一条换电站线路。国内目前是百花齐放，各种模式哪怕异想天开，也有人砸钱。看看最终胜出的是哪一种。
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晨枫

料理鼠王 发表于 2024-4-27 18:13
想来也是正常，在小型车上成熟的应用，相信这些优点也会被重卡继承。
$ Q& T3 B3 p  x' f而且重卡不需要考虑电池包的重量和 ...

对电池包重量不敏感是在重量不离谱的条件下。如果电池包需要十几吨重，还不敏感吗？

晨枫

五月 发表于 2024-4-27 19:54
纯电重卡续航里程不需要达到一箱柴油的里程啊。目前纯电重卡的里程只有200-300公里。充电确实有些困扰 ...

不对吧！

4 b# [' b( `" k7 v, B重卡司机是靠在路上跑赚钱的，不是靠休息赚钱的。他们并不乐见不得已的休息时间。
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国内拖头司机可能工作模式不一样，在北美的话，200公里行程是non-starter，货场里调度用用还差不多。

赫然

晨枫 发表于 2024-4-27 22:08
# s7 K% ]# |3 N) N/ }+ r" [, v不对吧！
2 f) m8 Q$ d# L  J- N8 z$ _/ A0 K
重卡司机是靠在路上跑赚钱的，不是靠休息赚钱的。他们并不乐见不得已的休息时间。

这个要分工况和场景。重卡大部分场景是点对点的运输，这个非常适合电动。在固定点建设充电站，把电池充着。卡车需要了，就来换。

有些跑长途运输的，而且路线不固定的，就未必合适了。这些会是混动或者油车，还有氢动，比较好的场景。当然，当电站丰富到一定程度，电动也是合适的。这是以后的事情了。
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电动不是万灵膏药，不过，很大一部分固定线路的场景，现在来看还是很适合的。
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. l* n) X9 @" m: f% A. q以后，电动和无人会是货运的大趋势。这个会把物流成本打下一大截。我们有生之年很有可能能看到的。

晨枫

赫然 发表于 2024-4-27 21:33
这个要分工况和场景。重卡大部分场景是点对点的运输，这个非常适合电动。在固定点建设充电站，把电池充着 ...

- N8 V' w5 u; k还有一个可能：中国拖头跑短途居多，长途直接上火车了。那样电动就很合适。