原本計劃于九月發(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，因為馬斯克一向被看做新能源行業(yè)的風向標人物，他發(fā)布的技術路線被一向大多數(shù)人認為能代表未來趨勢。

但是，關于Semi的詳細資料鮮有透漏，看來保密工作做的相當好，本期周報嘗試從商業(yè)應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車型上應用哪些技術方案。

關于電動卡車的商業(yè)應用前景，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）的研究報告《What’s Sparking Electric Vehicle Adoption in the Truck Industry？》。該報告認為，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)應用的相關基礎設施逐漸完善；

• 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）和地方層面的準入政策（例如無排放區(qū)域的設立）。

目前對于電動輕型卡車的研究較多，不少產(chǎn)品已經(jīng)在實際中批量應用。但是提到重卡，大部分的觀點認為目前的電動技術還難以應對重卡重載荷、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

我們從麥肯錫報告涉及的總擁有成本和排放標準兩項指標進行對比分析。

在工信部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄（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)廠商為大運重卡。

公告顯示，該純電動重卡總質量為25T，牽引車頭整備質量14噸，準拖掛車總質量29噸，有效貨物載荷約為17噸。為方便對比，我們選擇大運一款等質量的柴油重卡來對比，這款柴油重卡車輛總質量同樣為25T，但牽引車頭整備質量最大僅為9.6噸，準拖掛車總質量更是達到了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價為32萬，電動重卡售價約79萬（不含補貼），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行過測試。測試結果顯示，該重卡綜合百公里電耗約為120kwh，按照充電費用平均1元/kwh計算，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20萬公里計算，電動重卡總燃料費用節(jié)省為10萬元。

（3）營運收入對比

上面兩款車中，柴油重卡的有效載荷比電動重卡多出8噸。以常見的煤炭運輸為例，煤炭汽運每噸每公里運費約為0.4元，也即同樣拉一車煤，電動重卡每公里少收入3.2元，20萬公里的運費收入減少約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了港口和碼頭的內(nèi)部轉運，因為該運營場景不需要考慮運費收入的減少這一塊。

（4）排放對比

理論計算，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)機組的運轉和控制設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，為方便計算，按照我國的發(fā)電類型平均比例71.6%為火電計算，百公里耗電為120度電時需要的火電廠側的發(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

按照標準煤的碳元素含量68％ (重量)，C分子量12，CO2分子量44，根據(jù)反應式：C+02=C02，從理論上計算電廠每發(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)電側二氧化碳排放約79.6kg。

按照麥肯錫的評判標準，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難以支撐重卡的業(yè)化應用。

2. 典型重卡產(chǎn)品及技術路線對比

正如馬斯克所講，電機有著更強的扭矩輸出，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，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, 達夫 LF Hybrid, 沃爾沃VOLVO FE Hybrid等，都是柴油發(fā)動機和電機的并聯(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；其中電動機便可輸出200馬力的最大功率，峰值扭矩達到了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，而是采用了微型燃氣輪機，以天然氣或其他燃料提供動力，由此實現(xiàn)接近零排放。據(jù)稱，WAVE的混合驅動系統(tǒng)能夠在渦輪驅動和電力驅動之間找到最有效的平衡點。這套混合驅動系統(tǒng)有三種運行模式：充電模式、電力驅動模式和混合電力模式。

工業(yè)燃氣輪機是從飛機噴氣式發(fā)動機的技術演變而來的，已在坦克和機車動力等領域獲得了廣泛應用。最簡單的燃氣輪機裝置包括三個主要部件：壓氣機、燃氣輪機和燃燒室。其工作流程為：空氣和燃料分別經(jīng)壓氣機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)生的燃氣吸熱后溫度升高，然后流入燃氣輪機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能轉換成熱能．進而轉換成機械能。

燃氣輪機具有比較好的燃料機動性，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。與往復式內(nèi)燃機相比，燃氣輪機的結構簡單，無故障使用壽命比較高且排放低于柴油發(fā)動機。隨著技術的進步和設備成本的降低，將微型燃氣輪機應用在混合動力汽車上也是一條值得考慮的技術路線，比如超跑泰克魯斯騰風就是采用了微型燃氣輪機給電池組發(fā)電的增程技術。

（3）尼古拉電動重卡Nikola One

尼古拉推出的電動重卡Nikola One，整車都采用了電機驅動，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)，采用這種技術之后，這個車頭的整備質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上就超過了柴油車。

3. 特斯拉Semi的預測

按照曉宇的計算（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。以馬斯克一貫的獨立特行，不排除他可能鋪設solar  roadways太陽能道路，并利用道路感應充電。

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的汽車來說是必然的，如果能夠節(jié)省下司機的費用，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，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類似的全輪電機驅動，而非傳統(tǒng)的單電機加變速箱模式，也不是model x的雙電機模式。Nikola One可以通過線控驅動獨立控制每一個車輪，通過與馬達交流30次一秒鐘，每輪的速度可以調整，同時實現(xiàn)轉彎，機動，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，而最大負荷后每磅可能值50美元。通過節(jié)省多達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53英寸的拖車頂部和側面，以減輕約4000磅的重量。因此可以肯定，馬斯克在這款Semi應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場創(chuàng)造了混合動力卡車極速紀錄：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1000馬力輸出。

預測特斯拉Semi會通過“隊列”技術來提高電池的里程，隊列之間通過無線通訊和雷達等保持，這樣可以減少空氣阻力，減少電能消耗。

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