大马力已经成为中国重卡技术发展的必然趋势。目前行业对重卡大马力的定义是600马力以上,例如15升发动机660和680马力,最大扭矩3200牛米;17升发动机800—840马力,最大扭矩3750牛米。另外还有一种大马力技术路线就是混合动力,即发动机最大功率和电机的峰值功率相加达到600马力以上,最大扭矩达到3000牛米以上。那么用户在选择大马力重卡时,是选大排量还是混合动力技术?商车邦在本文中将进行详细解析。

大排量和混动重卡技术分析

在车辆动力选择方面,应该根据货物属性和使用场景进行合理匹配,即日常使用功率是发动机最大功率的70%,即可达到成本、自重、经济性、耐久性等性能的最佳平衡点。例如:在平原高速上,一辆总重49吨重卡列车,以80km/h匀速行驶其发动机持续输出功率为270-300马力,扭矩输出大约为1400-1600牛米。用300马力除70%,得出最大功率为428马力,则选择430马力或460马力即可。反之,如果选择一台15升660马力的车型常年以80km/h跑平原高速,则发动机最大功率的利用率仅为45%,属于严重的功率浪费。

混合动力的工作原理类似于战斗机的发动机“加力”功能。战斗机只有在短距离起飞、高空加速追击时才需要短暂使用“加力”功能,推力增大30%—50%,油耗极高,其使用时间不到30秒钟。如果战斗机以最大推力需求为发动机持续输出设计目标,则需要使用更大型号的发动机,其成本、重量、尺寸都要增加。因此选择了一个折衷方案,在小型号发动机上增加“加力”功能,即可达到多项性能要求的最佳平衡点。重卡混合动力技术就是使用小排量发动机(相对于15升而言)加一台电动机,在平原道路上以发动机最高效的转速进行驱动,在爬坡时由电动机来增大功率和扭矩,发动机和电动机共同输出时就相当于大马力发动机。下坡时再进行能量回收,电能的“一放一收”可以降低整车15%左右的油耗。

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解放青汽最新推出的JH6混合动力重卡

以解放青汽最新推出的JH6混合动力重卡为例,发动机采用潍柴10.5升发动机,最大功率430马力,最大扭矩2000牛米,最大扭矩区间1000—1400转/分钟;电动机持续功率80 kW(109马力)/峰值功率130kW(176马力),持续扭矩500牛米/峰值扭矩1000牛米,动力总成最大功率则为606马力、最大扭矩3000牛米(理论值,具体需要进行匹配和标定)。

具体的工作逻辑为:1、在起步加速时,发动机和电动机一起工作,车速快速达到80km/h;2、在车辆以80km/h巡航时,则电动机关闭,发动机在MAP图最高效区间段工作,发动机转速为1260转/分钟,处于最大扭矩区间中间位置,达到动力性和经济性最佳平衡点;3、车辆在爬坡时,发动机和电动机一起工作,发动机以最大扭矩上限转速1400转/分钟进行驱动,其动力性比目前主流11升发动机要提升32%左右;4、在车辆下坡时,电动机转换为发电机,为动力电池进行充电,并且还发挥了“电磁缓速器”的功能。

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解放JH6混动重卡采用P2方式,电机布置在发动机和变速箱之间

使用场景对比

笔者以JH6混合动力车型(以下简称A混动)与JH6的15升680马力(最大扭矩3200牛米)车型(以下简称B15升)进行对比分析。动力性方面:A混动最大功率为606马力,比B15升最大功率小8%;重量方面:B15升发动机比A混动的10.5升发动机重150公斤左右,变速箱重50公斤左右。A混动增加了电机160公斤,动力电池150公斤。由于没有查询到两款车型准确的整备质量信息,默认两者重量相当。接下来,笔者在不同使用场景条件下对两款车型进行对比分析。

第一,平原地区的煤炭运输,最高速度80km/h,不追求时效性。A混动95%以上的时间依靠发动机持续工作,最大功率使用比例为70%,是经济性、动力性最佳结合点。而B15升的最大功率使用比例为45%,虽然动力性很强劲,但是油耗会超过A混动。本场景A混动占据优势。

第二,丘陵地区、山区高速(非云贵川)的普货运输,最高速度80km/h,时效性不高。丘陵地区、山区道路(非云贵川)上下坡的距离大约10公里左右。A混动在上坡时,发动机与电动机共同发挥作用,15kWh动力电池可以满足要求。在下坡时,电动机转换为发电机,为动力电池进行充电,将势能回收为电能。由于山区道路的最高限速为80km/h,虽然15升发动机动力强劲,但是受着最高限速的限制,无法将15升发动机优势发挥出来,并且由于没有能量回收,B15升的油耗必然会超过A混动。本场景A混动占据优势。

第三,云贵川山区高速的快运、绿通运输,最高速度80km/h,时效性要求高。云贵川地区由于山区道路占比高达80%以上,上坡的坡度在3%-5%,上坡和下坡的距离能够达到30公里。A混动在上坡时虽然有电动机的助力,但是15kWh动力电池不能坚持30公里,等动力电池的电能消耗完毕之后,只能通过降低3—4个挡位进行低速爬坡,其行驶速度仅为50-60km/h,而且会出现油耗激增。在下坡时,当动力电池充满之后,则发电机不能再进行发电工作,否则会造成动力电池的损伤。仅靠10.5升发动机的制动不能保证下坡安全,还需要液力缓速器或者淋水。由于B15升的动力储备非常足,在爬坡时仅需要降低1-2个挡位,时速可以达到70km/h以上,可借助内侧车道不断进行超车。在下坡时15升发动机的制动功率可以达到600马力以上,即使没有液力缓速器的情况下也能安全下坡。本场景B15升占据优势。

第四,青藏线的普货运输,海拔4000米,平均速度60km/h。因为青藏线是往返双车道的普通国道,平均行驶速度只有60km/h。3000米海拔其空气含氧量仅为平原的70%左右,4000米海拔则为47%,车辆最大的安全隐患是海拔超过3000米后发动机功率严重下降。15升发动机的最大优势是在3000米海拔不限扭,4000米海拔依然能输入强劲动力,满足高海拔地区的行驶;A混动的电动机虽然不受海拔影响,但是由于发动机的输出功率下降,则会非常吃力。本场景B15升占据优势。

根据以上几个应用场景的分析,用户在选择大马力车型时,一定要认真分析自己的使用场景和时效性要求等。如果使用场景的山区道路占比小于30%,并且上坡和下坡距离在10公里左右,则使用混合动力重卡是最佳选择。如果是云贵川地区追求高时效性运输,以及青藏线高海拔地区运输,则建议选择15升发动机车型。