袁鴻儒，付亮亮，唐 乾，任 鵬，劉 庚，李 鋒

（陜汽集團(tuán)商用車(chē)有限公司，陜西 寶雞 721000）

前言

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，為緩解化石能源對(duì)環(huán)境的危害，發(fā)展新能源汽車(chē)是順應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略的一項(xiàng)長(zhǎng)期工作。消防車(chē)作為特種裝備，勢(shì)必要迎合商用車(chē)電動(dòng)化趨勢(shì)。深圳、成都、北京、西安等作為充電基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善的城市，已在積極嘗試推廣新能源消防車(chē)。

1 新能源商用車(chē)現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1.1 新能源商用車(chē)重、中、輕產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

據(jù)2020年卡車(chē)保險(xiǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，新能源商用車(chē)以輕卡為主，占比71%，中卡占比11%，重卡占比18%，中重卡占比不大，十四五期間，中重卡占比將會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。

1.2 新能源商用車(chē)各系列車(chē)型占比

新能源商用車(chē)以載貨車(chē)為主，占比65%，專用車(chē)次之，占27%，牽引與自卸車(chē)占比較小，分別占5%、3%，十四五期間，牽引、自卸、專用等車(chē)型增長(zhǎng)將會(huì)加速。

1.3 新能源商用車(chē)技術(shù)路線

純電動(dòng)、混動(dòng)（插電、非插電、增程等）、燃料電池（氫燃料、甲醇等）是目前新能源商用車(chē)的三種主要技術(shù)路線，現(xiàn)以純電動(dòng)（占比97%）為主，隨著新能源電池、電堆、制氫、儲(chǔ)氫等核心技術(shù)的突破，充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善，車(chē)輛應(yīng)用場(chǎng)景的多元化充電模式需求的滿足等，未來(lái)混動(dòng)及燃料電池為動(dòng)力的車(chē)型增量可期。

1.4 新能源輕卡趨勢(shì)及主銷(xiāo)區(qū)域

2017年新能源輕卡產(chǎn)品達(dá)到峰值51495輛，后受限國(guó)家補(bǔ)貼逐年退坡及Ekg等技術(shù)指標(biāo)的不斷提升，導(dǎo)致近年銷(xiāo)量有所下降，2019年降至13529輛，考慮到補(bǔ)貼延續(xù)[1]及國(guó)家十四五新能源商用車(chē)發(fā)展趨勢(shì)研究分析，十四五期間新能源商用車(chē)將迎來(lái)發(fā)展黃金期。

2020年新能源輕卡主銷(xiāo)區(qū)域以廣州、四川、湖北、湖南、河南等的省會(huì)城市為主，全國(guó)各區(qū)域差異明顯，存在嚴(yán)重不平衡，隨著十四五新能源商用車(chē)電動(dòng)化戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)此現(xiàn)象有望得到緩解。

綜上所述，考慮到輕卡新能源載貨車(chē)成熟的市場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)積淀，國(guó)內(nèi)各城市街道、社區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等“衛(wèi)星消防站”對(duì)機(jī)動(dòng)靈活及功能多樣的輕微卡消防車(chē)輛裝備較大的需求缺口，因此研發(fā)一款新能源輕卡消防專用底盤(pán)意義深遠(yuǎn)。

2 新能源輕卡消防專用底盤(pán)研發(fā)

2.1 主要性能及配置參數(shù)

通過(guò)走訪西安、寶雞部分消防中隊(duì)、大隊(duì)、衛(wèi)星消防站工作人員了解消防車(chē)輛日常執(zhí)勤情況，研討分析出警及現(xiàn)場(chǎng)滅火、救援過(guò)程中對(duì)車(chē)輛裝備的要求及所面臨的困惑，初步形成了純電動(dòng)輕卡消防專用底盤(pán)設(shè)計(jì)的整體方案，主要性能及配置參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 輕卡純電動(dòng)消防專用底盤(pán)主要性能及配置參數(shù)

2.2 底盤(pán)整體方案設(shè)計(jì)

消防車(chē)作為24小時(shí)全天候滿載待出警的特種執(zhí)勤車(chē)輛裝備，底盤(pán)不但要滿足上裝多功能的改裝需求，而且在可靠性、通用性、模塊化、輕量化等都需綜合考慮，底盤(pán)布置方案見(jiàn)圖1。

圖1 新能源輕卡消防專用底盤(pán)關(guān)鍵系統(tǒng)布置

2.3 上裝多種取電方式設(shè)置

“衛(wèi)星消防站”消防車(chē)輛裝備雖從外形和總質(zhì)量參數(shù)看遠(yuǎn)小于6×4或8×4泡沫、水罐、救援類(lèi)、舉高類(lèi)等消防裝備，但大多具備“一車(chē)多能”的滅火、救援、照明等功能，以靈活應(yīng)對(duì)初期火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)發(fā)生的各類(lèi)救援，因此，底盤(pán)提供的PDU高壓配電、DC-DC低壓配電等多種取電方式可供上裝滅火、救援、照明等功能的實(shí)現(xiàn)。

2.4 承載輕量化

車(chē)架總成、動(dòng)力電池托架總成等主要承載件均采用高強(qiáng)度材料，并經(jīng)CAE模擬仿真，較普通貨車(chē)降重約200 kg，可最大限度地裝載更多滅火劑或消防救援裝備，以應(yīng)對(duì)不可預(yù)見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)警情，圖2為輕量化車(chē)架及電池托架總成。

圖2 純電動(dòng)輕卡輕量化車(chē)架及動(dòng)力電池托架總成

2.5 整車(chē)可靠性

依據(jù)純電動(dòng)載貨車(chē)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中市場(chǎng)反饋的售后問(wèn)題重點(diǎn)分析后形成優(yōu)化方案，以提高系統(tǒng)可靠性、提升整車(chē)性能，如動(dòng)力電池系統(tǒng)全防護(hù)設(shè)計(jì)以提高系統(tǒng)安全性、三維布線避免高壓線束干涉及打折等引起的絕緣故障、膨脹水箱+PWM調(diào)速風(fēng)扇+電子水泵解決冷卻系統(tǒng)壽命短的問(wèn)題等，圖3為三維布線設(shè)計(jì)。

圖3 各系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)以提升整車(chē)可靠性

2.6 系統(tǒng)模塊化

車(chē)架全新設(shè)計(jì)滿足承載4.5 t、通用化橫梁、標(biāo)準(zhǔn)孔徑及孔距的縱梁結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同規(guī)格零部件裝配；模塊化電池托架適用電池容量54～64.6 kWh；動(dòng)力總成符合80～100 kW高速單減發(fā)動(dòng)機(jī)；轉(zhuǎn)向、冷卻、控制等系統(tǒng)也形成模塊化設(shè)計(jì)理念，見(jiàn)圖4。

圖4 各系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)方案

3 純電動(dòng)輕卡消防車(chē)推廣應(yīng)用

3.1 純電動(dòng)輕卡消防車(chē)試制及驗(yàn)證

經(jīng)與國(guó)內(nèi)一知名消防改裝企業(yè)充分溝通、交流，針對(duì)改裝的適用性對(duì)底盤(pán)布局進(jìn)行了進(jìn)一步調(diào)整，底盤(pán)試制試驗(yàn)后經(jīng)加裝上裝消防裝備，一輛純電動(dòng)高壓高效噴霧消防車(chē)輛下線并順利通過(guò)國(guó)家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的各項(xiàng)性能檢測(cè)，現(xiàn)服役執(zhí)勤于某消防大隊(duì)，見(jiàn)圖5。

圖5 純電動(dòng)輕卡高壓噴霧泡沫消防車(chē)

3.2 純電動(dòng)消防專用底盤(pán)系列化

自4.5 t輕卡純電動(dòng)消防專用底盤(pán)順利研制并成功推廣后，結(jié)合站點(diǎn)日常訓(xùn)練及出警過(guò)程中對(duì)車(chē)輛的一些適用性需求，完成了純電動(dòng)中卡消防專用底盤(pán)設(shè)計(jì)規(guī)劃，8 t中卡系列化純電動(dòng)消防專用底盤(pán)及整車(chē)順利下線，見(jiàn)圖6。后期依據(jù)市場(chǎng)變化逐步將開(kāi)展4×2、6×4、8×4等重卡類(lèi)消防專用底盤(pán)的預(yù)研工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)前期大量的市場(chǎng)調(diào)研、方案論證、系統(tǒng)優(yōu)化、試驗(yàn) 驗(yàn)證及與國(guó)內(nèi)多個(gè)知名消防改裝企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)合作，終于順利推出系列化純電動(dòng)消防專用底盤(pán)的研發(fā)試制及適用性多用途消防功能的上裝改制，相信在十四五國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境及商用車(chē)電動(dòng)化趨勢(shì)潮流中，純電動(dòng)消防車(chē)將會(huì)迎來(lái)大的發(fā)展。