原本計(jì)劃于九月發(fā)布的特斯拉電動重卡Semi又一次跳票了，盡管如此，大家對Semi仍然充滿期待，因?yàn)?a class='link' href='http://autopag.com/tag/馬斯克' target='_blank'>馬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)為能代表未來趨勢。

但是，關(guān)于Semi的詳細(xì)資料鮮有透漏，看來保密工作做的相當(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)，來分析特斯拉究竟會在Semi車型上應(yīng)用哪些技術(shù)方案。

關(guān)于電動卡車的商業(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)布了針對純電動商用車市場（特別是電動卡車）的研究報(bào)告《What’s Sparking Electric Vehicle Adoption in the Truck Industry？》。該報(bào)告認(rèn)為，電動卡車將在未來 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，電動卡車可以和使用柴油或替代動力的卡車持平；

• 電動汽車商業(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卡車，包括國家層面的排放法規(guī)（如針對車企所產(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（例如無排放區(qū)域的設(shè)立）。

目前對于電動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)為目前的電動技術(shù)還難以應(yīng)對重卡重載荷、長距離的要求，這也是人們對特斯拉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)了純電動牽引重卡車，其公告號為CGC4250BEV1GCG2，生產(chǎn)廠商為大運(yùn)重卡。

公告顯示，該純電動重卡總質(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。為方便對比，我們選擇大運(yùn)一款等質(zhì)量的柴油重卡來對比，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）車輛采購成本對比

柴油重卡在卡車之家的報(bào)價為32萬，電動重卡售價約79萬（不含補(bǔ)貼），也即車輛采購成本電動版重卡高出47萬。

（2）使用成本對比

資料顯示，這款山西大運(yùn)6×4純電動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，對車輛裝載鋼材及集裝箱等進(jìn)行過測試。測試結(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5.68元/升來計(jì)算，百公里成本約為170元。按照一輛車平均生命周期跑20萬公里計(jì)算，電動重卡總?cè)剂腺M(fèi)用節(jié)省為10萬元。

（3）營運(yùn)收入對比

上面兩款車中，柴油重卡的有效載荷比電動重卡多出8噸。以常見的煤炭運(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，電動重卡每公里少收入3.2元，20萬公里的運(yùn)費(fèi)收入減少約64萬元。

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車），對比之下，純電動重卡的總持有成本高出100萬左右。所以目前的電動重卡都對準(zhǔn)了港口和碼頭的內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)，因?yàn)樵撨\(yùn)營場景不需要考慮運(yùn)費(fèi)收入的減少這一塊。

（4）排放對比

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。

按照麥肯錫的評判標(biāo)準(zhǔn)，純電重卡無論在總擁有成本還是排放上都高于柴油重卡，也即純電動的路線確實(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，而且電動重卡在噪音和舒適性上更勝一籌。

目前國內(nèi)外更多商用的重卡是混合動力結(jié)，其中混動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)動機(jī)和電機(jī)的并聯(lián)式混動。而特斯拉的Semi屬于牽引重卡級別，同級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，搭載了一部編號命名為“d16”的混合動力引擎，與之搭配的是一臺升級過的i-shift變速箱；其中電動機(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混動沒有使用柴油引擎，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力，由此實(shí)現(xiàn)接近零排放。據(jù)稱，WAVE的混合驅(qū)動系統(tǒng)能夠在渦輪驅(qū)動和電力驅(qū)動之間找到最有效的平衡點(diǎn)。這套混合驅(qū)動系統(tǒng)有三種運(yùn)行模式：充電模式、電力驅(qū)動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)動機(jī)的技術(shù)演變而來的，已在坦克和機(jī)車動力等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。最簡單的燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括三個主要部件：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撸缓罅魅肴細(xì)廨啓C(jī)的動力渦輪室膨脹做功，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)簡單，無故障使用壽命比較高且排放低于柴油發(fā)動機(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）尼古拉電動重卡Nikola One

尼古拉推出的電動重卡Nikola One，整車都采用了電機(jī)驅(qū)動，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。

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高于柴油車，這樣在總持有成本的單車收入項(xiàng)上就超過了柴油車。

3. 特斯拉Semi的預(yù)測

按照曉宇的計(jì)算（參見：電動重卡，尼古拉·特斯拉的“姓”與“名”之爭），假如SEMI依然采用純電路線，對于一個半掛式卡車來說，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25萬美元，而電池本身的重量也將達(dá)到至少5t以上。

對于燃油卡車本身重量約15t，售價僅12萬美元的車來說，以上數(shù)據(jù)顯然是沒有任何競爭力的。曉宇推測即使能量密度提升到300Wh/kg，同時成本降到172USD/kwh(約1100-1200元每度電)，也不具備足夠的競爭力。

將大量的能源儲存在電池里，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太陽能道路，并利用道路感應(yīng)充電。

從流出的Semi照片來看，它沒有后視鏡，這對一款采用自動駕駛技術(shù)的汽車來說是必然的，如果能夠節(jié)省下司機(jī)的費(fèi)用，對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 的電動機(jī)，在試駕原型車的時候這輛卡車“感覺像一輛跑車”。推測Semi將采用與Nikola One類似的全輪電機(jī)驅(qū)動，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可以通過線控驅(qū)動獨(dú)立控制每一個車輪，通過與馬達(dá)交流30次一秒鐘，每輪的速度可以調(diào)整，同時實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，機(jī)動，加速和制動。

對于重卡來說，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)該也會有出色的減重方案。

至于其宣稱的“Semi開起來像一輛跑車”，考慮到電機(jī)的扭矩特性，不足為奇。沃爾沃混合動力卡車 Mean Green于2012年4月27日在美國猶他州的溫道爾機(jī)場創(chuàng)造了混合動力卡車極速紀(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)測特斯拉Semi會通過“隊(duì)列”技術(shù)來提高電池的里程，隊(duì)列之間通過無線通訊和雷達(dá)等保持，這樣可以減少空氣阻力，減少電能消耗。

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