季明燁

摘要：介紹了新能源環(huán)衛(wèi)車發(fā)展現(xiàn)狀，對純電動環(huán)衛(wèi)車現(xiàn)有公告車型數(shù)據(jù)進行了分析，并對純電動環(huán)衛(wèi)車底盤的動力電池、驅(qū)動電機等關(guān)鍵零部件進行了對比分析，提出了純電動環(huán)衛(wèi)車關(guān)鍵零部件使用要求和發(fā)展趨勢?？蔀榧冸妱拥妆P企業(yè)、環(huán)衛(wèi)車生產(chǎn)企業(yè)以及環(huán)衛(wèi)車采購單位提供參考。

新能源環(huán)衛(wèi)車發(fā)展現(xiàn)狀

在能源供應(yīng)和環(huán)境保護的壓力下，發(fā)展新能源汽車已被列入國家戰(zhàn)略。2014年《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)[2014] 35號）提出以純電驅(qū)動為新能源汽車發(fā)展的主要戰(zhàn)略取向，把公共服務(wù)領(lǐng)域用車作為新能源汽車推廣應(yīng)用的突破口。環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)作為公共服務(wù)領(lǐng)域的一部分，各新能源汽車示范推廣城市政府也將購買使用新能源環(huán)衛(wèi)車作為新能源汽車推廣應(yīng)用工作計劃的一部分。

目前在我國，新能源汽車主要包括純電動汽車、增程式電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池電動汽車，而純電動環(huán)衛(wèi)車一般是在純電動商用汽車底盤上加裝環(huán)衛(wèi)專用工作裝置改裝而成。從環(huán)衛(wèi)領(lǐng)域推廣應(yīng)用的情況看，純電動環(huán)衛(wèi)車成為新能源環(huán)衛(wèi)車中政府部門推廣使用的主要對象，因為環(huán)衛(wèi)車具有作業(yè)行駛速度慢，行駛路線固定、行駛路程短、作業(yè)時間固定等工作特性。此外，純電動商用車底盤具有技術(shù)相對簡單、成熟，充電方便、零排放、噪聲小等優(yōu)點，可大幅降低大氣污染物含量，減少作業(yè)時的擾民問題。

近兩年來，隨著各級政府部門不斷加大財政補貼用于新能源汽車在環(huán)衛(wèi)等公共服務(wù)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，純電動環(huán)衛(wèi)車迎來了“井噴”式發(fā)展，純電動環(huán)衛(wèi)車產(chǎn)業(yè)也迎來了良好的發(fā)展機遇。截止到工信部《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品》第273批公告，純電動環(huán)衛(wèi)車有效公告已達207個，涉及到46家環(huán)衛(wèi)車輛改裝企業(yè)的19種車型。

1.純電動環(huán)衛(wèi)車主要類型分析

目前純電動環(huán)衛(wèi)車按照垃圾收集轉(zhuǎn)運車、糞便車、路面保潔作業(yè)車的分類可歸納為三大類（見表1）。

目前，純電動環(huán)衛(wèi)車主要使用東風(fēng)、福田、江淮、凱馬、躍進品牌純電動底盤進行改裝，還有長安、江鈴、達福迪、恒潤、中聯(lián)、森源、清源、通家福、泓鋒泰、揚子江、黑龍江、陸地方舟、海德等品牌的純電動底盤只在各自企業(yè)生產(chǎn)的純電動環(huán)衛(wèi)車上使用。從公告發(fā)布的車輛類型來看，純電動垃圾車、純電動廂式垃圾車、純電動垃圾轉(zhuǎn)運車實際上都屬于純電動自卸式垃圾車一類，純電動道路清掃車屬于純電動掃路車一類，總質(zhì)量3.5t以下的純電動路面養(yǎng)護車屬于純電動清洗車一類。

2.純電動環(huán)衛(wèi)車車型總質(zhì)量分析

按純電動環(huán)衛(wèi)車各類公告車型的總質(zhì)量分布進行匯總分析（如圖1）。

從圖1可以看出，截止到工信部《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》（第273批），總質(zhì)量集中在2 000～2 500kg范圍的公告車型數(shù)量較多，其中純電動自卸式垃圾車、純電動自裝卸式垃圾車、純電動車廂可卸式垃圾車，以及純電動桶裝垃圾運輸車總質(zhì)量在此區(qū)間的公告數(shù)量分別是17個、12個、25個和15個，占公告總數(shù)量的1/3。另外總質(zhì)量在3 000～3 500kg范圍的車型公告數(shù)量也達到40個，占公告總數(shù)量的近1/5?？梢?，總質(zhì)量3.5t以下小型純電動環(huán)衛(wèi)車占市場的主流。

3.純電動環(huán)衛(wèi)車生產(chǎn)企業(yè)公告車型分析

按純電動環(huán)衛(wèi)車生產(chǎn)企業(yè)不同車型的公告數(shù)量及占比進行對比分析，如圖2和圖3所示。

從圖2和圖3可以看出【注：截止到工信部《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》（第273批）】，純電動環(huán)衛(wèi)車前15家企業(yè)公告數(shù)量合計153個，占比73.9%。其中北京華林特裝車有限公司和北京天路通科技有限責(zé)任公司是最早一批擁有純電動環(huán)衛(wèi)車公告（《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》第193批）的改裝企業(yè)，兩家企業(yè)發(fā)布的純電動環(huán)衛(wèi)車公告車型分別是純電動垃圾壓縮車和純電動吸塵車。2009年北京華林特裝車有限公司生產(chǎn)的華林牌HLT5074ZYSEV純電動壓縮式垃圾車和HLT5162GSSEV純電動灑水車相繼宣告研制成功，北京天路通科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的天路牌BTL5072TSLEV純電動吸塵車和中聯(lián)重科股份有限公司生產(chǎn)的中聯(lián)牌ZLJ5071TSL純電動掃路車也相繼投放于市場，這標(biāo)志著我國純電動環(huán)衛(wèi)車的誕生。

從《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》第193批發(fā)布的第一批純電動環(huán)衛(wèi)車產(chǎn)品公告到第273批發(fā)布的純電動環(huán)衛(wèi)車產(chǎn)品公告，具有純電動環(huán)衛(wèi)車公告的生產(chǎn)企業(yè)由起初的2家發(fā)展到的46家，純電動環(huán)衛(wèi)車公告數(shù)量也由最初的2個增長到207個，可見其發(fā)展勢頭之猛。到目前為止，還有部分改裝企業(yè)生產(chǎn)的純電動環(huán)衛(wèi)車不在公告之列，屬于純電動環(huán)衛(wèi)機械無需車輛公告或沒有車輛公告資質(zhì)，還有部分環(huán)衛(wèi)車生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)的純電動環(huán)衛(wèi)車公告正在申報或公示發(fā)布之中。

純電動環(huán)衛(wèi)車的關(guān)鍵零件分析

1.純電動環(huán)衛(wèi)車底盤

目前國內(nèi)純電動環(huán)衛(wèi)車底盤一般是以傳統(tǒng)商用車底盤平臺為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上保持底盤框架不改變，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等保持工作原理不變的前提下做相應(yīng)的動力改變和結(jié)構(gòu)調(diào)整，開發(fā)和布置純電動汽車的電力驅(qū)動系統(tǒng)（包括驅(qū)動電機、電機控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等），動力電池系統(tǒng)（預(yù)留輔助動力接口）、能源管理系統(tǒng)（包括能量回饋發(fā)電控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)等）。選用純電動環(huán)衛(wèi)車底盤時還須考慮改裝的車輛類型、總質(zhì)量，工作特性、上裝載荷需求等，底盤動力電池、驅(qū)動電機、控制系統(tǒng)、其他系統(tǒng)等布置須與上裝結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)、參數(shù)匹配。

（1）動力電池

純電動環(huán)衛(wèi)車底盤主要采用的是磷酸鐵鋰電池，另外還有部分底盤采用鉛酸蓄電池、三元鋰離子電池和錳酸鋰電池。磷酸鐵鋰，錳酸鋰、三元材料是鋰離子電池的正極材料，因此磷酸鐵鋰電池、三元鋰離子電池、錳酸鋰電池都屬于鋰離子電池。鉛酸蓄電池是成熟的電動汽車蓄電池，它可靠性好、原材料易得、價格便宜；比功率也基本上能滿足電動汽車的動力性要求。但由于其比能量低，所占的質(zhì)量和體積大、續(xù)航里程較短，另有使用壽命短、使用成本過高等缺點，新近開發(fā)的純電動環(huán)衛(wèi)車現(xiàn)在已很少選配鉛酸蓄電池的純電動底盤，更多的選配具有環(huán)保型鋰離子電池的純電動底盤。

磷酸鐵鋰電池具有相對于三元鋰離子電池更為成熟的技術(shù)，安全性高、價格低廉，相對于鉛酸蓄電池容量更大、工作溫度范圍更廣，使用壽命更長、比能量更高等優(yōu)點，在前一段時期，磷酸鐵鋰電池成為純電動環(huán)衛(wèi)車使用的主流動力型鋰電池。

由于電動汽車使用的磷酸鐵鋰電池相較于三元鋰離子電池的低溫性能差、比功率低等技術(shù)瓶頸，難以獲得突破性進展。隨著技術(shù)的進步，三元鋰電池的安全性問題得到了改善和解決。目前國內(nèi)越來越多的新能源汽車企業(yè)為純電動車新品搭載了容量更大、比能量更高、低溫性能更好的三元鋰電池。為滿足純電動環(huán)衛(wèi)車?yán)m(xù)航里程加長，載質(zhì)量加大的需求，未來幾年，輕量化的三元鋰電池代替磷酸鐵鋰電池將是純電動環(huán)衛(wèi)車動力電池發(fā)展的趨勢。

（2）驅(qū)動電機

在垃圾收集轉(zhuǎn)運一類的車型中，除純電動車廂可卸式垃圾車外，其他車型在工作過程中都需要頻繁地啟動和停車進行轉(zhuǎn)場和裝載作業(yè)，轉(zhuǎn)場作業(yè)一般時間較長，車速不超過50km/h，裝載作業(yè)過程中裝載質(zhì)量不斷增加；而道路清掃保潔作業(yè)類車型在作業(yè)過程中，長時間處于5～20km/h低速行駛狀態(tài)，轉(zhuǎn)場作業(yè)時車速也不會超過50km/h，且作業(yè)過程中除純電動掃路車和純電動吸塵車外，整裝載質(zhì)量是不斷減小。也就是說純電動環(huán)衛(wèi)車的驅(qū)動電機通常要求頻繁啟動和停車、加速和減速，低速和爬坡時要求高轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)場行駛要求低轉(zhuǎn)矩。因此純電動環(huán)衛(wèi)車底盤需根據(jù)各類環(huán)衛(wèi)車輛工作特性、車速、負(fù)載等要求選擇自重小、尺寸小、功率密度高、轉(zhuǎn)矩密度高、效率高、可靠性好的驅(qū)動電機。

現(xiàn)有的純電動環(huán)衛(wèi)車電力驅(qū)動系統(tǒng)普遍采用的是永磁同步電機，同時也有部分車型采用交流異步電機。永磁同步電機具有高控制精度，高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、高效率、體積小、噪音小、良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性等優(yōu)點，因此隨著永磁同步電機成本的降低和可靠性的提高，永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)將在純電動環(huán)衛(wèi)車中得到更廣泛的應(yīng)用，同時也是未來我國純電動汽車驅(qū)動電機的重要發(fā)展方向。

展望

環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)作為公共服務(wù)領(lǐng)域的一部分是國家新能源汽車推廣應(yīng)用的重點領(lǐng)域之一，各新能源汽車示范推廣城市政府都在積極推動新能源汽車在公共服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用，不斷增加投入提高純電動環(huán)衛(wèi)車在新增環(huán)衛(wèi)車輛中的運行比例，同時也在不斷加快配套充電設(shè)施的建設(shè)。純電動環(huán)衛(wèi)車的發(fā)展已勢不可擋，將會有越來越多的企業(yè)上馬新能源環(huán)衛(wèi)車項目。

展望未來，隨著城鎮(zhèn)化進程不斷推進，城市道路延長，生活垃圾不斷增多，環(huán)境保護壓力也越來越大。環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)除了會增加純電環(huán)衛(wèi)車的數(shù)量外，還迫切需求單程垃圾裝載量大以及單程作業(yè)時間長的純電動環(huán)衛(wèi)車。垃圾裝載量的增大以及作業(yè)時間的延長是建立在純電動環(huán)衛(wèi)車整備質(zhì)量輕，額定裝載質(zhì)量大以及電池續(xù)航里程長的基礎(chǔ)上，這就要求純電動環(huán)衛(wèi)車底盤企業(yè)和改裝企業(yè)設(shè)法對其環(huán)衛(wèi)車車身、底盤、上裝等結(jié)構(gòu)件進行輕量化設(shè)計，選擇輕量化的驅(qū)動電機、動力電池等關(guān)鍵零部件。隨著新能源汽車關(guān)鍵零部件技術(shù)研究的不斷深入，技術(shù)難題的接連攻克，容量大、比能量高、充電快、體積小、質(zhì)量小的新能源汽車電池以及功率密度高、功率因數(shù)高、體積小、質(zhì)量小、性能高的永磁電機將在純電動環(huán)衛(wèi)車上有著更廣闊的應(yīng)用前景，而密度小、剛性好、強度高的碳纖維復(fù)合材料或?qū)⒊蔀榧冸妱迎h(huán)衛(wèi)車車身、底盤、上裝等主要結(jié)構(gòu)件材料的重要發(fā)展方向。