2024汉诺威车展——半挂车电动化技术概述及发展展望

　　01 摘要

　　半挂车电动化表明了半挂车企业正在向低碳环保转型的趋势，目前正成为业内关注的焦点。2024汉诺威车展上各家半挂车公司也展示了相应的产品，本文针对车展上传统半挂车向电动化半挂车转变的趋势进行解读，提升人们对半挂车电动化发展的认识。

　　02背景

　　随着全球对低碳环保的要求越来越高，汽车作为交通运输行业的重要组成部分，其低碳化的进程会助力推动全球环保政策的落地效果。半挂车电动化作为一种交通低碳化的趋势，它以排放低、动力性强和更智能的优势，正逐渐受到人们的重视。汉诺威国际商用车展（IAA，简称汉诺威车展）自1897年首次举办，每两年一届，现已成为全球最大的商用车展之一。它作为汽车行业的风向标，因其国际性、权威性和前瞻性，吸引了全世界汽车企业的目光，更引领了行业的发展。在2024年的汉诺威车展上，不少半挂车企业不仅展出了半挂车电动化相关技术，还展示了电动化半挂车产品，这表明半挂车电动化技术方向的发展已具备一定基础。

　　03国外半挂车电动化的基本技术路线

　　电动化半挂车在传统半挂车的基础上引入了能量回收系统，能够显著减少燃油消耗和尾气排放。能量回收系统一般由动力电池、电驱桥及控制模块等组成。在电动化半挂车列车松开油门或刹车后，电驱桥依据回收逻辑执行能量回收功能，产生辅助制动效果，电驱桥回收的电量经由控制模块回收到半挂车的动力电池中。尤其在长下坡工况下，能量回收系统对制动性能有明显提升，对节油效果也有明显改善。除此之外，半挂车在引入了电池电机等电力系统后，对于其他电控功能的可扩展性大幅度提高，半挂车也将变得更为智能。现如今半挂车通过安装电驱桥等相关部件正逐步向电动化方向转变，在此过程中主要出现了两种不同的技术路线。

　　1. 基于电驱桥进行能量回收并提供辅助动力方式

　　第一种是基于电驱桥进行能量回收，电池中存储的能量可以通过电驱桥给半挂车提供辅助动力，让半挂车和牵引车一起行驶；在列车起步和加速的工作情况下，电动化半挂车动力电池具有提供辅助动力的作用，电驱桥在接收到控制模块的指令后，完成相应的动作，带动轮胎转动，配合牵引车提升列车的动力性。

　　2. 基于电驱桥仅进行能量回收用于半挂车上专用装置的方式

　　2 基于电驱桥仅进行能量回收用于半挂车上专用装置的方式

　　传统半挂车上的专用装置通常依赖于燃油来提供所需的能量。发动机燃烧燃油提供动力，进而驱动车上的专用装置，如冷藏设备等。现如今越来越多的车辆开始转向使用动力电池和电驱系统来为专用装置提供能源。动力电池可通过外接电源补能，也可以基于电驱桥能量回收的功能，将行驶中回收能量用于专用装置的运行，提高动力电池的续航能力，这是半挂车电动化的另一种方式。此情况大多出现在冷藏半挂车及其他作业类半挂车上。

　　042024汉诺威电动化半挂车展车情况概述

　　1. 基于电驱桥进行能量回收并提供辅助动力方式

　　① ZF Friedrichshafen AG（采埃孚）采埃孚公司在会展上展示了以新品牌名称“TrailTrax”命名的一款电动概念半挂车，如下图1，该概念车集成了采埃孚自研的210kW的 AxTrax 2 电驱桥、半挂车 EBS 和电池系统。电驱桥可以为车辆行驶时提供辅助的动力和能量回收，通过将AxTrax 2 电驱桥和相关系统组合集成到半挂车的行驶机构中，使牵引车-半挂车组合成为混合动力列车，延长列车的行驶里程。该半挂车当和燃油车搭配通过回收利用能量可减少约 15% 的二氧化碳排放量，通过充电补能可减少高达 40% 的二氧化碳排放量[1]。另外其他厂家也可以选择性的将所需系统集成到自身的半挂车上，例如 Krone（克劳耐）和Kässbohrer（凯斯鲍尔）。

　　图一 采埃孚电动挂车TrailTrax② Krone（克劳耐）克劳耐公司和采埃孚公司合作，在车展上展示了配备采埃孚解决方案的电动华半挂车KRONE eCOOL LINER[2]，如下图2。这个车型使柴油牵引车牵引的半挂车既能够实现混合动力，也扩展了电动化的范围。KRONE eCOOL LINER这一车型集成了采埃孚的系统方案，给列车提供了更好的动力支持，可以在超车和进入高速情况下可以更安全的完成动作，受益于此，在启动和上坡时的性能也更加优秀。此外，该挂车还搭配了eCELSINEO模块化制冷系统，制冷系统全电动化运行，800V的高压电池对其供电。官方宣称此车型配备的能量回收系统，能回收高达60%的制动能量，减少制动磨损和颗粒物排放。回收的电能不仅能给电驱桥总成供电，还可以为制冷装置供电。另外克劳耐还有一款电动化半挂车eMEGA LINER，与上款型号主要区别是不具备制冷装置。

　　图二 克劳耐电动化半挂车KRONE eCOOL LINER（左）、eMEGA LINER（右）

　　③ Trailer Dynamics（挂车动力学）Trailer Dynamics（挂车动力学）公司成立于2018年，致力于电动化半挂车的技术开发。在本次车展上展出了eCool Trailer型号的电动化半挂车，其电机持续功率为360 kW,峰值功率能达到580 kW，电驱桥可以能量回收并能对列车提供辅助动力，另外电池有三种选择版本，分别为187千瓦时，367千瓦时和551千瓦时，可以使用高达350 kW的功率进行充电。作为一家深耕电动化半挂车的企业，旗下还有eDry Trailer、eProfi Trailer、eMega Trailer和eContainer Trailer等车型[3]，半挂车电动化技术方面比起老牌挂车厂商也毫不逊色。与传统的电驱桥结构不同，其采用了分布式电驱桥，一个车轴上分别安装了两个带电子差速器的电机，去独立控制两侧车轮，这样可以极大的减小转弯半径，简化车辆结构。半挂车主销处安装有多个传感器，能实时监测牵引车和半挂车之间的受力情况，并反馈给车辆控制单元，实现对牵引车和半挂车的控制匹配。另外根据配备的预测性传动系统控制PDC，能够实现智能管理行驶路线中的电能资源，结合云端数据可进行实时交互。为了满足欧洲对电动化半挂车和电动卡车的潜在需求和降低成本效益，Trailer Dynamics（TD）、DB Schenker和Contemporary Amperex Technology（宁德时代）正在联合启动一个关于电池更换技术的项目，计划提高运输中的电池使用效率，提升电动汽车的续航里程和运行时间。TD为电动传动提供方案，DB Schenker具有物流管理等方面的经验，宁德时代提供电池方面的知识。作为全球首创，Trailer Dynamics和KRONE在展会上推出了一款采用电池更换技术的电动化半挂车，如下图3，这种用于重型商用车的传统充电基础设施的创新且前景广阔的替代方案正在进一步开发和推进。

　　图三 Trailer Dynamics 和 KRONE联合推出电动化半挂车

　　2. 基于电驱桥仅进行能量回收用于半挂车上专用装置的方式

　　① Schmitz Cargobull（施密茨）传统的冷藏半挂车不仅运行时噪音大，而且还是道路运输排放的重要部分。针对于此，欧洲著名的挂车生产商Schmitz Cargobull（施密茨公司）展出了S.KOe CITY型冷藏半挂车，如图4，这是一款专为在城市物流中灵活使用而设计的全电动化冷藏半挂车，其配备了全电动制冷装置、电池系统和电驱桥，运行安静可靠。电力制冷机组型号为S.CU ep85，制冷量高达15800 W，制热量为10500 W，制冷能力丝毫不逊于柴油机制冷机组。电池容量为32千瓦时，不充电情况下可保证4.5 - 18小时的运行。当电驱桥在一定速度时和制动过程中可回收能量转化成电能给制冷机组供电，从而延长制冷机组的运行时间。另外公司旗下还有一款S.KOe COOL型的电动化冷藏半挂车。

　　图四 Schmitz Cargobull型电动化冷藏半挂车S.KOe CITY② Thermo King（冷王）Trane Technologies（特灵科技公司）旗下品牌“冷王”在今年的展会上展出了电动化冷藏半挂车相关产品，包括有Advancer-e Spectrum多温区电动制冷机组，E-COOLPAC电池模块和AxlePower能量回收系统等解决方案。制冷机组可以由AxlePower回收系统、E-COOLPAC电池组及卡车电动取力器ePTO等提供能量。半挂车厂商可以根据需要选择模块来对产品进行升级。③ Kögel（考格尔)考格尔公司展出了配备AxlePower系统的Cool Liteshell型电动化冷藏半挂车。这项技术将行驶和制动过程中回收的能量存储在电池中为冷却装置供电。除了节省燃料和二氧化碳排放，该半挂车还运行安静，提高了驾驶员的舒适度。

　　05

　　国内半挂车电动化发展趋势及展望

　　GB7258中规定挂车为无动力车辆，GB/T3730.1中也规定挂车为无动力的道路车辆，国内还没有标准对电动化挂车进行界定。现如今挂车上加装动力电池提供动力后，也会对车辆本身相关性能提出更多的要求，比如前后车辆配合之后的动力分配、操稳性能、制动协调、电磁兼容性能及主挂通讯等。现有标准中针对相关性能的测试并没有适用条款。另外在管理层面，电动化挂车是否属于新能源车辆也是避不开的问题。

　　国内半挂车电动化的发展相比于国外稍显落后，仍处于起步阶段，需要扩大市场规模、推进技术创新。现在国内以中集车辆和山东锣响为代表的生产企业处于对电动化半挂车研究开发并逐步进行验证的阶段。中国半挂车的行业规模已达超过 300 亿元人民币，显示出巨大的发展空间。在向双碳战略推进的过程中，半挂车电动化可以有效帮助建设绿碳交通运输体系，半挂车电动化有很大潜力，值得企业去深入挖掘。

　　半挂车电动化两种不同技术路线的主要区别是半挂车是否带有辅助动力，相似之处是采用能量回收系统回收车辆动能，提升能源的利用效率。电动化半挂车可以和柴油牵引车搭配实现列车的混动方案进行工作，用较低的成本实现节能效果，有利于市场推广，也可以和电动牵引车搭配组成纯电列车使用，也能起到良好的节能效果，提升列车的续航里程。另外未来电动化半挂车和电动牵引车的深度融合可能是向低碳转型的重要措施之一，电动化半挂车和电动牵引车可以相互促进，推动汽车行业电动化转型。同时随着汽车智能化的发展，电动化半挂车和牵引车搭配可以实现智能化作业。预计随着电池技术的不断进步和主车与挂车的电控系统的不断成熟，电动化半挂车将有更广阔的发展前景，有望在未来交通运输领域发挥更重要的作用。

　　参考文献

　　[1] ZF Friedrichshafen AG. TrailTrax | Complete Electrification Solution for Heavy Duty Commercial Trailers[EB/OL]. https://www.zf.com/products/en/cv/stories_content_pages/electrified_trailer_solution.html

　　[2] Krone. Innovativer Antrieb im eTrailer[EB/OL].

　　https://www.krone-trailer.com/produkte/elektrifizierte-trailer

　　[3] Trailer Dynamics. Der eTrailer definiert einen neuen Weg das gesamte Sattelzug-Trailer-System effizient und nachhaltig anzutreiben.[EB/OL].

　　https://www.trailerdynamics.de/