國際消防車新能源解決方案

摘要：文章以盧森堡亞、豪士科、馬基路斯、E-One等國際主要消防車品牌在新能源解決方案上的應(yīng)用實(shí)例入手，介紹各廠家消防車所采用的方案內(nèi)容及主要配置，并從動(dòng)力選擇、應(yīng)用車型及應(yīng)用場(chǎng)景三個(gè)方面分析當(dāng)前消防車新能源解決方案的主要特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：消防車；新能源；解決方案大力發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是解決能源與環(huán)境問題的重要途徑，也是各國汽車產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向，更是我國實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略選擇。當(dāng)前，新能源乘用車的發(fā)展已在如火如荼地進(jìn)行中，而與之對(duì)應(yīng)的商用車及其他應(yīng)急、特種新能源車輛的應(yīng)用情況又是如何？基于此，文章介紹了當(dāng)前國際主要的消防車品牌采用的新能源解決方案和特點(diǎn)。一、國際主要消防車品牌新能源方案（一）盧森堡亞2017年，盧森堡亞正式?jīng)Q定基于概念消防車量產(chǎn)電動(dòng)城市主戰(zhàn)消防車。2020年，樣車正式下線并在柏林、迪拜、阿姆斯特丹三地進(jìn)行測(cè)試，車型被命名為RT（RevolutionaryTechnology）[1]。RT系列城市主戰(zhàn)消防車采用增程式（EREV）混合動(dòng)力設(shè)計(jì)，整車共有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別位于前后軸位置（如圖1所示），電機(jī)總功率360kW/490HP，可提供最大50000N·m的動(dòng)力輸出。同時(shí)，車輛配備了一臺(tái)六缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為增程器，在電池電量低于20%時(shí)，增程器將為電機(jī)發(fā)電，給電機(jī)持續(xù)提供動(dòng)力。在這套動(dòng)力方案中，發(fā)動(dòng)機(jī)僅作為增程器，不直接參與驅(qū)動(dòng)車輛行駛，而是將動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電能，由電機(jī)持續(xù)為車輛提供動(dòng)力。整車標(biāo)配一塊50kW·h的電池，同時(shí)可提供100kW·h的電池包選裝，100kW·h的車型在滿電狀態(tài)下純電續(xù)航里程可達(dá)100km，增程器可為車輛提供最大500km的續(xù)航，總續(xù)航可達(dá)600km。而在用于消防作業(yè)時(shí)，100kW·h的電池在滿電狀態(tài)下可使水泵持續(xù)以2000L/min的流量工作1h，增程器可為水泵提供額外5h的續(xù)航[2]。（見表1）（二）豪士科2020年，豪士科集團(tuán)旗下Pierce公司基于VOLTERRA平臺(tái)推出了最新的電動(dòng)消防車，包括一款水罐車及一款A(yù)RFF機(jī)場(chǎng)救援消防車。2021年6月，豪士科宣布其水罐車正式交付給北美威斯康星州麥迪遜市消防局，整車搭載了一塊155kW·h的電池，可滿足麥迪遜市日常執(zhí)勤需求，且電池支持90min內(nèi)充滿[4]。與盧森堡亞不同，豪士科采用了并聯(lián)式混合動(dòng)力設(shè)計(jì)，搭載電子無級(jí)變速箱，電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)可單獨(dú)或共同為車輛提供動(dòng)力，滿足不同的工況需求。整車默認(rèn)正常工況下優(yōu)先使用純電驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)需要長(zhǎng)時(shí)間處理緊急事件時(shí)再使用發(fā)動(dòng)機(jī)為車輛提供動(dòng)力來源。整車動(dòng)力布置如圖2所示，動(dòng)力來源包括發(fā)動(dòng)機(jī)及電池，發(fā)動(dòng)機(jī)通過功率分配器為水泵及行駛提供動(dòng)力，電池則主要用于驅(qū)動(dòng)行駛。根據(jù)整車工況及狀態(tài)，通過電子無級(jí)變速器，可選擇由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械式驅(qū)動(dòng)，或通過電池進(jìn)行電驅(qū)動(dòng)。（三）E-oneE-one是REV消防集團(tuán)旗下的消防車品牌，公司于2021年8月宣布正在為美國亞利桑那州的梅薩消防醫(yī)療部門制造一款純電動(dòng)水罐消防車（Vector），預(yù)計(jì)于2022年交付使用。整車搭載316kW·h的電池，一次充電可讓消防泵以2840L/min的流量通過4條水管持續(xù)工作4h。車輛還配備了一個(gè)400kW（536HP）電機(jī)，帶動(dòng)能回收功能[6]。其他主要配置包括：最大水泵流量4731L/min（1250GPM），最大罐體容量3898L（1030gal），應(yīng)急備用增程器（僅為車輛發(fā)電），2002FoamPro泡沫系統(tǒng)等。（四）馬基路斯馬基路斯在新能源動(dòng)力方案上選擇了純電和壓縮天然氣（CNG）兩種方式，其中純電動(dòng)力主要應(yīng)用于微型消防車，CNG用于小型水罐車。CNG車型（LF10iDL）選用了依維柯ML160E21CNG底盤，整車總重約16t，發(fā)動(dòng)機(jī)最大馬力205HP（150kW），天然氣儲(chǔ)量420L，水罐容量1600L，續(xù)航里程最大300km，最長(zhǎng)可支持水泵工作4h。純電動(dòng)力的兩款微型消防車則搭載了磷酸鐵鋰電池（13.8kW·h/20kW·h），續(xù)航里程在110km～120km，其中HLF車型還搭載了集成式水泵，水泵流量40L/min，水系壓力40bar，滿電狀態(tài)下水泵最長(zhǎng)可工作4h[7]。馬基路斯純電動(dòng)車型主要參數(shù)如表2所示。二、方案特點(diǎn)（一）動(dòng)力選擇目前，各廠商對(duì)動(dòng)力方案的選擇不盡相同，包括純電、混動(dòng)（增程式、并聯(lián)式）、天然氣等，每種動(dòng)力方案都各有千秋。在混動(dòng)方案中，增程式混動(dòng)方案是通過內(nèi)燃機(jī)給電機(jī)發(fā)電，讓電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。優(yōu)點(diǎn)是車輛保持了電機(jī)的大扭矩輸出特性，同時(shí)兼顧了車輛續(xù)航，另外發(fā)動(dòng)機(jī)連接了分動(dòng)箱，外接設(shè)備如水泵等直接通過分動(dòng)箱連接，水泵工作可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)直接輸出動(dòng)力，也可通過電池進(jìn)行動(dòng)力輸出；而并聯(lián)式混動(dòng)方案則采用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛，車輛動(dòng)力可通過電機(jī)輸出或發(fā)動(dòng)機(jī)直接輸出，但外接設(shè)備的工作方式只能依靠傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，與現(xiàn)有車輛的取力方式一致。純電和天然氣動(dòng)力方案則是單獨(dú)依靠電機(jī)或內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，僅能源由傳統(tǒng)的柴油變?yōu)殡姵鼗蛱烊粴獾取＃ǘ?yīng)用車型從應(yīng)用車型上看，廠商基本都選擇了常規(guī)水罐車作為切入口，豪士科和馬基路斯額外在機(jī)場(chǎng)消防車和微型消防車上搭載了混合動(dòng)力和純電動(dòng)力方案。罐類車輛相比其他類型消防車，在總體技術(shù)實(shí)現(xiàn)性及成本上有一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)車輛的應(yīng)用場(chǎng)景也較為常見，利于廠商將車輛推向市場(chǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，通過控制車輛總重、外接設(shè)備功率等，可以進(jìn)一步增加車輛續(xù)航能力，在一定程度上提升產(chǎn)品實(shí)用性。（三）應(yīng)用場(chǎng)景目前，車輛的主要應(yīng)用場(chǎng)景為城市和機(jī)場(chǎng)，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在城市的基礎(chǔ)設(shè)施較完善，可以為車輛提供較便利的補(bǔ)能方式；車輛主要應(yīng)用于區(qū)域消防隊(duì)，通勤范圍有限，續(xù)航能力可以得到一定保障。而機(jī)場(chǎng)消防車輛對(duì)車輛的加速性能有較高要求，電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比傳統(tǒng)車輛的驅(qū)動(dòng)方式具有動(dòng)力響應(yīng)快、功率/扭矩大的特點(diǎn)，在車輛加速方面具有較大優(yōu)勢(shì)；在補(bǔ)能方面，可以根據(jù)機(jī)場(chǎng)的封閉場(chǎng)地性質(zhì)，布置快速充電站，或提供應(yīng)急補(bǔ)能方案等。三、結(jié)語通過對(duì)上述方案的分析可以看出，當(dāng)前各大國際廠商雖都已開始進(jìn)行新能源車型的研發(fā)和交付，但總體看來，動(dòng)力方案目前仍無法離開傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的支持，即便是E-one推出的純電Vector，在車輛配置中仍提供了應(yīng)急的增程器，而這主要受制于消防車的特殊屬性。消防車輛的主要功能為解決突發(fā)事件、提供應(yīng)急保障，如只采用純電動(dòng)力，以目前的電池容量和補(bǔ)能方案來看，無法支持車輛進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)急救援工作，將為救援工作埋下隱患。而想要增加車輛續(xù)航，則需要提高電池容量和密度，但這又將大大提高整車的重量和能耗。因此，當(dāng)前廠商主要采用混動(dòng)或增程式方案，在一定程度上解決了續(xù)航焦慮問題。此外，在應(yīng)用場(chǎng)景上，各廠商都充分考慮了電池續(xù)航、補(bǔ)能方式等對(duì)車輛使用的限制，在車型應(yīng)用上