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原本計(jì)劃于九月發(fā)布的特斯拉電動(dòng)重卡Semi又一次跳票了，盡管如此，大家對(duì)Semi仍然充滿期待，因?yàn)轳R斯克一向被看做新能源行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)人物，他發(fā)布的技術(shù)路線被一向大多數(shù)人認(rèn)為能代表未來(lái)趨勢(shì)。
 

但是，關(guān)于Semi的詳細(xì)資料鮮有透漏，看來(lái)保密工作做的相當(dāng)好，本期周報(bào)嘗試從商業(yè)應(yīng)用角度和目前有代表性的新能源重卡車型出發(fā)，來(lái)分析特斯拉究竟會(huì)在Semi車型上應(yīng)用哪些技術(shù)方案。
 

關(guān)于電動(dòng)卡車的商業(yè)應(yīng)用前景，麥肯錫公司的 4 位咨詢師 Bernd Heid、Russell Hensley、Stefan Knupfer 和 Andreas Tschiesner發(fā)布了針對(duì)純電動(dòng)商用車市場(chǎng)（特別是電動(dòng)卡車）的研究報(bào)告《What’s Sparking Electric Vehicle Adoption in the Truck Industry？》。該報(bào)告認(rèn)為，電動(dòng)卡車將在未來(lái) 10 年集中爆發(fā)，爆發(fā)的臨界條件主要為以下三條：

• 從總擁有成本（Total Cost of Ownership，TCO）的角度看，電動(dòng)卡車可以和使用柴油或替代動(dòng)力的卡車持平；

• 電動(dòng)汽車商業(yè)應(yīng)用的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完善；

• 監(jiān)管環(huán)境促使人們采用電動(dòng)卡車，包括國(guó)家層面的排放法規(guī)（如針對(duì)車企所產(chǎn)汽車總二氧化碳的排放目標(biāo)）和地方層面的準(zhǔn)入政策（例如無(wú)排放區(qū)域的設(shè)立）。

目前對(duì)于電動(dòng)輕型卡車的研究較多，不少產(chǎn)品已經(jīng)在實(shí)際中批量應(yīng)用。但是提到重卡，大部分的觀點(diǎn)認(rèn)為目前的電動(dòng)技術(shù)還難以應(yīng)對(duì)重卡重載荷、長(zhǎng)距離的要求，這也是人們對(duì)特斯拉Semi充滿好奇的原因。重卡一般是指載重14-100噸的卡車產(chǎn)品，以國(guó)內(nèi)的燃油卡車為例，其分類和代表車型如下：

1. 純電重卡暫時(shí)難以大規(guī)模商用

我們從麥肯錫報(bào)告涉及的總擁有成本和排放標(biāo)準(zhǔn)兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。

在工信部《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄（2017年第3批）》中首次出現(xiàn)了純電動(dòng)牽引重卡車，其公告號(hào)為CGC4250BEV1GCG2，生產(chǎn)廠商為大運(yùn)重卡。

公告顯示，該純電動(dòng)重卡總質(zhì)量為25T，牽引車頭整備質(zhì)量14噸，準(zhǔn)拖掛車總質(zhì)量29噸，有效貨物載荷約為17噸。為方便對(duì)比，我們選擇大運(yùn)一款等質(zhì)量的柴油重卡來(lái)對(duì)比，這款柴油重卡車輛總質(zhì)量同樣為25T，但牽引車頭整備質(zhì)量最大僅為9.6噸，準(zhǔn)拖掛車總質(zhì)量更是達(dá)到了40噸，也即有效載荷25噸。

（1）車輛采購(gòu)成本對(duì)比

柴油重卡在卡車之家的報(bào)價(jià)為32萬(wàn)，電動(dòng)重卡售價(jià)約79萬(wàn)（不含補(bǔ)貼），也即車輛采購(gòu)成本電動(dòng)版重卡高出47萬(wàn)。
 

（2）使用成本對(duì)比

資料顯示，這款山西大運(yùn)6×4純電動(dòng)重型卡車曾在江西新余鋼鐵公司、河北黃驊港碼頭、德龍鋼鐵公司等地，對(duì)車輛裝載鋼材及集裝箱等進(jìn)行過(guò)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，該重卡綜合百公里電耗約為120kwh，按照充電費(fèi)用平均1元/kwh計(jì)算，百公里成本為120元。

傳統(tǒng)燃油重卡百公里能耗約30L柴油，按照單價(jià)5.68元/升來(lái)計(jì)算，百公里成本約為170元。按照一輛車平均生命周期跑20萬(wàn)公里計(jì)算，電動(dòng)重卡總?cè)剂腺M(fèi)用節(jié)省為10萬(wàn)元。
 

（3）營(yíng)運(yùn)收入對(duì)比

上面兩款車中，柴油重卡的有效載荷比電動(dòng)重卡多出8噸。以常見(jiàn)的煤炭運(yùn)輸為例，煤炭汽運(yùn)每噸每公里運(yùn)費(fèi)約為0.4元，也即同樣拉一車煤，電動(dòng)重卡每公里少收入3.2元，20萬(wàn)公里的運(yùn)費(fèi)收入減少約64萬(wàn)元。

在不考慮車輛殘值的情況下（一般燃油車的殘值還高于電動(dòng)車），對(duì)比之下，純電動(dòng)重卡的總持有成本高出100萬(wàn)左右。所以目前的電動(dòng)重卡都對(duì)準(zhǔn)了港口和碼頭的內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)，因?yàn)樵撨\(yùn)營(yíng)場(chǎng)景不需要考慮運(yùn)費(fèi)收入的減少這一塊。
 

（4）排放對(duì)比

理論計(jì)算，各類燃料的CO2排放指如下表：

1kg柴油燃燒排放CO2約3.1kg，百公里油耗30L，按照0#柴油0.835g/ml的密度計(jì)算，柴油重卡百公里CO2排放約為77.7kg。
 

電池所需電力來(lái)源于電廠發(fā)電， 發(fā)電廠內(nèi)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)和控制設(shè)備的工作都要消耗一定的電能，這部分電稱為廠用電，通常的廠用電率為5％～10％。電網(wǎng)傳輸效率93.53％，充電機(jī)效率取一般值94％。我國(guó)各大電網(wǎng)之間的電力類型比例不同，為方便計(jì)算，按照我國(guó)的發(fā)電類型平均比例71.6%為火電計(jì)算，百公里耗電為120度電時(shí)需要的火電廠側(cè)的發(fā)電量為：
 

120×71.6％（火電比例）÷94％(充電效率)÷93.53％（電網(wǎng)效率）÷95％（去廠內(nèi)用電）=101kWh

按照標(biāo)準(zhǔn)煤的碳元素含量68％ (重量)，C分子量12，CO2分子量44，根據(jù)反應(yīng)式：C+02=C02，從理論上計(jì)算電廠每發(fā)出一度電產(chǎn)生的二氧化碳為：312×0.68/12x44=788克。因此百公里120度電的發(fā)電側(cè)二氧化碳排放約79.6kg。
 

按照麥肯錫的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，純電重卡無(wú)論在總擁有成本還是排放上都高于柴油重卡，也即純電動(dòng)的路線確實(shí)難以支撐重卡的業(yè)化應(yīng)用。
 

2. 典型重卡產(chǎn)品及技術(shù)路線對(duì)比

正如馬斯克所講，電機(jī)有著更強(qiáng)的扭矩輸出，Semi可以在拔河比賽中拖著柴油車上坡，而且電動(dòng)重卡在噪音和舒適性上更勝一籌。
 

目前國(guó)內(nèi)外更多商用的重卡是混合動(dòng)力結(jié)，其中混動(dòng)中卡比較有代表性的有：奔馳 Atego 1222 BlueTec Hybrid, 曼MAN TGL 12.220 Hybrid, 達(dá)夫 LF Hybrid, 沃爾沃VOLVO FE Hybrid等，都是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的并聯(lián)式混動(dòng)。而特斯拉的Semi屬于牽引重卡級(jí)別，同級(jí)別的代表車型有沃爾沃 mean green、日野Profia、沃爾瑪概念重卡WAVE、尼古拉電動(dòng)重卡Nikola One等。
 

（1）沃爾沃mean green重卡

沃爾沃mean green采用柴油引擎和電機(jī)混動(dòng)，搭載了一部編號(hào)命名為“d16”的混合動(dòng)力引擎，與之搭配的是一臺(tái)升級(jí)過(guò)的i-shift變速箱；其中電動(dòng)機(jī)便可輸出200馬力的最大功率，峰值扭矩達(dá)到了1200牛。

（2）沃爾瑪概念重卡WAVE

與沃爾沃不同，沃爾瑪?shù)腤AVE混動(dòng)沒(méi)有使用柴油引擎，而是采用了微型燃?xì)廨啓C(jī)，以天然氣或其他燃料提供動(dòng)力，由此實(shí)現(xiàn)接近零排放。據(jù)稱，WAVE的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠在渦輪驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)之間找到最有效的平衡點(diǎn)。這套混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有三種運(yùn)行模式：充電模式、電力驅(qū)動(dòng)模式和混合電力模式。

工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)是從飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)演變而來(lái)的，已在坦克和機(jī)車動(dòng)力等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。最簡(jiǎn)單的燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括三個(gè)主要部件：壓氣機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒室。其工作流程為：空氣和燃料分別經(jīng)壓氣機(jī)與泵增壓后送入燃燒室，在其中燃料與空氣混合并燃燒，釋放出熱能。燃燒所產(chǎn)生的燃?xì)馕鼰岷鬁囟壬?，然后流入燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力渦輪室膨脹做功，做功后的氣體排向大氣并向大氣放熱。重復(fù)上述升壓、吸熱、膨脹和放熱過(guò)程，連續(xù)不斷地將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能．進(jìn)而轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

燃?xì)廨啓C(jī)具有比較好的燃料機(jī)動(dòng)性，可以使用的氣體燃料包括：天然氣、丙烷及含硫化氫(H2S)大于7％的酸性氣體等，液體燃料包括：汽油、煤油和柴油等。與往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)相比，燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)故障使用壽命比較高且排放低于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備成本的降低，將微型燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車上也是一條值得考慮的技術(shù)路線，比如超跑泰克魯斯騰風(fēng)就是采用了微型燃?xì)廨啓C(jī)給電池組發(fā)電的增程技術(shù)。

（3）尼古拉電動(dòng)重卡Nikola One

尼古拉推出的電動(dòng)重卡Nikola One，整車都采用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)，充電上則采用了氫燃料給電池組充電。下圖中?的位置，放置了320KWH的鋰電池組，位置?是氫燃料電池，位置?是加氫氣的存儲(chǔ)。

根據(jù)尼古拉官方網(wǎng)站給出的參數(shù)，采用這種技術(shù)之后，這個(gè)車頭的整備質(zhì)量反而比柴油引擎的車頭更輕了，加上其最大馬力幾乎是柴油引擎的兩倍，意味著Nikola One的拖掛總質(zhì)量和有效貨物載荷都會(huì)高于柴油車，這樣在總持有成本的單車收入項(xiàng)上就超過(guò)了柴油車。

3. 特斯拉Semi的預(yù)測(cè)

按照曉宇的計(jì)算（參見(jiàn)：電動(dòng)重卡，尼古拉·特斯拉的“姓”與“名”之爭(zhēng)），假如SEMI依然采用純電路線，對(duì)于一個(gè)半掛式卡車來(lái)說(shuō)，每天大約要跑300-600英里，按照目前特斯拉電池pack的能量密度水平約240Wh/kg，每度電大概能跑0.503英里，那么600英里(大約1000公里)的續(xù)航大約需要1200kwh的電池，那么光電池成本就用到了25萬(wàn)美元，而電池本身的重量也將達(dá)到至少5t以上。

對(duì)于燃油卡車本身重量約15t，售價(jià)僅12萬(wàn)美元的車來(lái)說(shuō)，以上數(shù)據(jù)顯然是沒(méi)有任何競(jìng)爭(zhēng)力的。曉宇推測(cè)即使能量密度提升到300Wh/kg，同時(shí)成本降到172USD/kwh(約1100-1200元每度電)，也不具備足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。

將大量的能源儲(chǔ)存在電池里，然后安裝在卡車上，顯然有很多不經(jīng)濟(jì)的地方。Semi如果想減小電池包，則很可能采用換電模式，沿途更換。以馬斯克一貫的獨(dú)立特行，不排除他可能鋪設(shè)solar  roadways太陽(yáng)能道路，并利用道路感應(yīng)充電。

從流出的Semi照片來(lái)看，它沒(méi)有后視鏡，這對(duì)一款采用自動(dòng)駕駛技術(shù)的汽車來(lái)說(shuō)是必然的，如果能夠節(jié)省下司機(jī)的費(fèi)用，對(duì)于其總持有成本的打平是非常有利的。

馬斯克曾透漏Tesla Semi 將使用“一堆”Model 3 的電動(dòng)機(jī)，在試駕原型車的時(shí)候這輛卡車“感覺(jué)像一輛跑車”。推測(cè)Semi將采用與Nikola One類似的全輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而非傳統(tǒng)的單電機(jī)加變速箱模式，也不是model x的雙電機(jī)模式。Nikola One可以通過(guò)線控驅(qū)動(dòng)獨(dú)立控制每一個(gè)車輪，通過(guò)與馬達(dá)交流30次一秒鐘，每輪的速度可以調(diào)整，同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，機(jī)動(dòng)，加速和制動(dòng)。

對(duì)于重卡來(lái)說(shuō)，更輕的重量意味著更多的收入。Nikola One宣稱其底盤減重約2000磅，而最大負(fù)荷后每磅可能值50美元。通過(guò)節(jié)省多達(dá)2000磅，業(yè)主可以賺取約1000美元的額外收入。沃爾瑪?shù)腤AVE甚至不惜成本用一整張?zhí)祭w維板打造長(zhǎng)達(dá)53英寸的拖車頂部和側(cè)面，以減輕約4000磅的重量。因此可以肯定，馬斯克在這款Semi應(yīng)該也會(huì)有出色的減重方案。

至于其宣稱的“Semi開(kāi)起來(lái)像一輛跑車”，考慮到電機(jī)的扭矩特性，不足為奇。沃爾沃混合動(dòng)力卡車 Mean Green于2012年4月27日在美國(guó)猶他州的溫道爾機(jī)場(chǎng)創(chuàng)造了混合動(dòng)力卡車極速紀(jì)錄：全速速度 236.577km/h，靜止出發(fā)速度153.252km/h。Nikola One官網(wǎng)也稱其最大可達(dá)1000馬力輸出。

預(yù)測(cè)特斯拉Semi會(huì)通過(guò)“隊(duì)列”技術(shù)來(lái)提高電池的里程，隊(duì)列之間通過(guò)無(wú)線通訊和雷達(dá)等保持，這樣可以減少空氣阻力，減少電能消耗。
 

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