2017年中國(guó)重卡在持續(xù)消化治超帶來(lái)的利好情況下，銷量持續(xù)維持高位。重卡市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)也在預(yù)期之中發(fā)生逐步轉(zhuǎn)變：由以前依靠規(guī)模的粗放式發(fā)展轉(zhuǎn)向內(nèi)涵式發(fā)展，用戶需求也將更加注重舒適性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性；排放升級(jí)也將給廠家?guī)��?lái)新能源動(dòng)力總成的轉(zhuǎn)變的巨大商機(jī)。本文就將以重卡市場(chǎng)的自動(dòng)化與電氣化發(fā)展趨勢(shì)來(lái)進(jìn)行一番探討。

中國(guó)目前的重卡市場(chǎng)依然以手動(dòng)變速器MT為主流，以美系的雙中間軸結(jié)構(gòu)變速器占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。其優(yōu)點(diǎn)在于雙中間軸結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)單，精度要求低，承載能力強(qiáng)；低速擋速比較大，從而使車輛具有出色的起步能力，更大的拖掛總質(zhì)量，出色的起步能力也延長(zhǎng)了離合器的使用壽命。中國(guó)市場(chǎng)上對(duì)變速器的可靠性、價(jià)格的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性要求。未來(lái)中重型變速器的發(fā)展方向?qū)��?huì)以自動(dòng)化和電氣化為主：整車燃油經(jīng)濟(jì)性和排放的要求不斷提高，同時(shí)從駕駛舒適性考慮，要求變速器的同步器性能，操控性能也要不斷提高，從而有效減小駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。除此之外，隨著動(dòng)力升級(jí)及燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，增大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩和輸出功率，減小主減速比，變速器的額定輸入扭矩也隨之增加。整車燃油經(jīng)濟(jì)性以及排放要求不斷提高，要求變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與匹配更為合理，通過變速器的調(diào)速作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)更多的運(yùn)行在高效區(qū)，以提升燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放。

國(guó)內(nèi)目前主流的中重型車輛的自動(dòng)變速器依然以機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）和液力自動(dòng)變速器（AT）為主。其中機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）在手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上加裝電控電動(dòng)、氣動(dòng)或者液動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。目前AMT在歐洲已經(jīng)廣泛使用，市場(chǎng)占有率超過了55%；近年來(lái)美國(guó)市場(chǎng)的AMT也得到了快速推廣，市場(chǎng)占有率為40%左右。然而，AMT在國(guó)內(nèi)中重型卡車的應(yīng)用則處于剛剛起步階段。而液力自動(dòng)變速器（AT）在行星機(jī)構(gòu)前加裝液力變矩器，實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊、無(wú)動(dòng)力中斷換擋，但由于成本高，傳動(dòng)效率偏低，目前只在少數(shù)工程機(jī)械車輛以及專用車上使用。

伊頓在2015年率先在北美推出了適用于商用車的雙離合變速器（DCT），在結(jié)構(gòu)上采用了平行布置的濕式離合器單元，攪油損失達(dá)到最��；其液壓模塊單元采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵總成，可在停車或者巡航狀態(tài)有效減少壓力負(fù)載。但是伊頓推出的Procision系列雙離合變速箱最大承載扭矩只有895Nm，長(zhǎng)度達(dá)到了765mm，同時(shí)無(wú)法提供輔助制動(dòng)的方案，并且成本偏高，導(dǎo)致其在中國(guó)市場(chǎng)的實(shí)用性不強(qiáng)。

隨著日益嚴(yán)格的排放法規(guī)推出，以及中國(guó)“少油多煤”的能源特點(diǎn)，為了盡量減少對(duì)外能源的依存程度，大力發(fā)展新能源具有天然的驅(qū)動(dòng)力。國(guó)內(nèi)目前有多家重卡主機(jī)廠已經(jīng)推出了純電動(dòng)重卡驅(qū)動(dòng)方案。如下圖所示為一款匹配9擋重型EV-AMT的港口牽引車純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，最大的承載扭矩可以達(dá)到2200Nm；匹配不同功率等級(jí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，能夠滿足從滿載31噸到70噸的各種類型的卡車需求。

純電動(dòng)重卡的驅(qū)動(dòng)一般都需要匹配多擋位的機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT），但和傳統(tǒng)的AMT系統(tǒng)不同，EV-AMT去掉了離合器以及機(jī)械式同步器，由電機(jī)主動(dòng)同步代替機(jī)械式換擋時(shí)的摩擦被動(dòng)同步，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。使用帶EV-AMT的純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和流行的直驅(qū)系統(tǒng)相比，除了能夠大幅提高動(dòng)力性能以外，能夠有效減小電機(jī)扭矩需求，從而降低系統(tǒng)成本，并且由于變速器的調(diào)速功能使電機(jī)保持在高效工作區(qū)域，從而能大幅降低動(dòng)力系統(tǒng)耗電量 。

有研究表明，一輛重型卡車的排放量相當(dāng)于至少30輛小轎車的排放。因此純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（EV-AMT）對(duì)于減少汽車尾氣排放，節(jié)省燃油有明顯優(yōu)勢(shì)。但純電動(dòng)重卡依然面臨著車載電池能量不足和使用成本偏高的天然劣勢(shì)。另外考慮到充電設(shè)施不足以及充電便利性問題，純電動(dòng)重卡并非適合于所有車型，目前的應(yīng)用多偏向于港口、碼頭以及固定路線的高速城際運(yùn)輸?shù)燃?xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域。

許多國(guó)外的商用車企業(yè)很早就開始在混合動(dòng)力重卡進(jìn)行產(chǎn)品布局。早在2006年，沃爾沃就宣布已經(jīng)開發(fā)了大型車輛的混合動(dòng)力技術(shù)，將使燃油效率提高5~10%。沃爾沃FE混合動(dòng)力為26噸級(jí)的并聯(lián)式柴油電動(dòng)混合重卡，使用帶有I-Shift鍵的AT2412D的12速頂級(jí)變速器。搭載了兩款道依茨D7F300的7L六缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，分別可以輸出300馬力和340馬力，最大扭矩為1300N.m/1200-1700r/min。電動(dòng)機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，最大輸出功率為120KW，輸出扭矩為800N.m。作為乘用車混合動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，日本豐田在2015年的東京車展上展出了旗下日野重卡的混動(dòng)產(chǎn)品， 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了一輛排量為8.866L的直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，在1800rpm的轉(zhuǎn)速下可以輸出最大360馬力，當(dāng)轉(zhuǎn)速在1100rpm的時(shí)候可以輸出1570Nm的最大扭矩。該系統(tǒng)搭載了一輛12擋AMT變速器，混合動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率為90kw。

綜合看來(lái)，國(guó)外推出的混合動(dòng)力重卡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，受限于新能源系統(tǒng)，特別是由于電機(jī)以及電池系統(tǒng)普及的規(guī)模小，而造成系統(tǒng)成本高；而且選用的電機(jī)功率小，混合動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)還是以傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主，電機(jī)主要的功能以輔助驅(qū)動(dòng)和能量回收為主，另外受限于重卡高速為主的工況，因此節(jié)油效果并不明顯，最多不超過15%，因此普及率也不高，沒有投入實(shí)際運(yùn)營(yíng)。

因此，在中國(guó)發(fā)展混合動(dòng)力重卡，要考慮重卡運(yùn)行的特殊工況，結(jié)合新能源配套系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化混合動(dòng)力重卡電池電量的配比、驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率選型以及混合動(dòng)力變速器（Hybrid-AMT）擋位速比和離合器的選型。特別是運(yùn)行模式上更應(yīng)傾向于使用純電起動(dòng)和驅(qū)動(dòng)模式，而在高速巡航或者爬坡等模式下才讓發(fā)動(dòng)機(jī)參與到車輛驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。目前，特百佳推出的混合動(dòng)力重卡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案中，集成了峰值達(dá)180kw的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，搭配使用一款九擋AMT構(gòu)成高性能的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（Hybrid-AMT）；再配合多種工作模式包括發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、純電驅(qū)動(dòng)、聯(lián)合驅(qū)動(dòng)以及能量回饋，在啟停較頻繁的工況如城市道路循環(huán)工況UDDS（Urban Dynamometer Driving Schedule）下，節(jié)油率可以超過30%；而在高速巡航等勻速占比多的情況下，也能達(dá)到相比手動(dòng)變速器23.5%的節(jié)油率提升，同時(shí)大幅降低有害氣體的排放，使車輛更容易達(dá)到國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)。

另外國(guó)內(nèi)重型卡車也有少部分系統(tǒng)考慮搭載48V微混系統(tǒng)，但節(jié)油效果不明顯，因而市場(chǎng)占有率會(huì)受到限制。

由此看來(lái)，隨著新能源系統(tǒng)的普及，新能源重卡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完全有可能在市場(chǎng)中占據(jù)一席之地；中重型自動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由此一來(lái)也將重新分類，如下圖所示：

然而最終純電動(dòng)重卡以及混合動(dòng)力重卡能否像新能源客車一樣在中國(guó)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，將取決于產(chǎn)品生命周期成本以及最終為客戶帶來(lái)的價(jià)值。

以手動(dòng)變速器為基準(zhǔn)，綜合評(píng)估如圖2所列各種系統(tǒng)的生命周期成本，需要考慮到初始投入成本以及新能源政策補(bǔ)貼；以及能量消耗費(fèi)用和關(guān)鍵零件的更換和維護(hù)成本。以純電動(dòng)重卡標(biāo)準(zhǔn)配置150kw.h的電量，混合動(dòng)力重卡配置50kwh的電量來(lái)考慮，并且考慮到2017年的新能源政策補(bǔ)貼，各種中重卡手動(dòng)以及自動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的生命周期成本比較結(jié)果如下：

以上的分析結(jié)果中除了純電動(dòng)和混動(dòng)重卡，均假設(shè)國(guó)產(chǎn)的液力緩速器為系統(tǒng)標(biāo)配，而純電動(dòng)和混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于自身的電機(jī)帶有的能量回饋功能，實(shí)際上相當(dāng)于配備了電渦流緩速器的功能，因此系統(tǒng)不需要額外搭載緩速器。

由表中的粗略對(duì)比結(jié)果來(lái)看，盡管純電動(dòng)重卡能夠獲得的政府補(bǔ)貼最高，但由于需要裝配的電池也更多，導(dǎo)致系統(tǒng)初始投入成本過高；但是由于其零排放零油耗特性，會(huì)在部分特定應(yīng)用領(lǐng)域（如港口）或者特定工況得到應(yīng)用。

混合動(dòng)力重卡在現(xiàn)有補(bǔ)貼的情況下（如上表所示），整體使用周期成本甚至優(yōu)于手動(dòng)箱MT；如果補(bǔ)貼完全取消，可以通過高充放電倍率電池以減少裝載電池容量（如30kwhr），從而系統(tǒng)周期使用成本可與手動(dòng)箱MT競(jìng)爭(zhēng)。如此算來(lái)，混動(dòng)重卡在5年內(nèi)的產(chǎn)品生命周期成本可同進(jìn)口AMT持平，8年內(nèi)成本更優(yōu)于進(jìn)口AMT系統(tǒng)；并且顯著降低司機(jī)駕駛強(qiáng)度，而且能夠?qū)崿F(xiàn)油耗有效降低，達(dá)到節(jié)能減排的目的。