江苏悦达专用车有限公司 季明烨
摘要：介绍了新能源环卫车发展现状，对纯电动环卫车现有公告车型数据进行了分析，并对纯电动环卫车底盘的动力电池、驱动电机等关键零部件进行了对比分析，提出了纯电动环卫车关键零部件使用要求和发展趋势。可为纯电动底盘企业、环卫车生产企业以及环卫车采购单位提供参考。
新能源环卫车发展现状
在能源供应和环境保护的压力下，发展新能源汽车已被列入国家战略。2014年《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》(国办发〔2014〕 35号）提出以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，把公共服务领域用车作为新能源汽车推广应用的突破口。环卫系统作为公共服务领域的一部分，各新能源汽车示范推广城市政府也将购买使用新能源环卫车作为新能源汽车推广应用工作计划的一部分。
目前在我国，新能源汽车主要包括纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混台动力汽车和燃料电池电动汽车，而纯电动环卫车一般是在纯电动商用汽车底盘上加装环卫专用工作装置改装而成。从环卫领域推广应用的情况看，纯电动环卫车成为新能源环卫车中政府部门推广使用的主要对象，因为环卫车具有作业行驶速度慢，行驶路线固定、行驶路程短、作业时间固定等工作特性。此外，纯电动商用车底盘具有技术相对简单、成熟，充电方便、零排放、噪声小等优点，可大幅降低大气污染物含量，减少作业时的扰民问题。
近两年来，随着各级政府部门不断加大财政补贴用于新能源汽车在环卫等公共服务领域的推广应用，纯电动环卫车迎来了“井喷”式发展，纯电动环卫车产业也迎来了良好的发展机遇。截止到工信部《车辆生产企业及产品》第273批公告，纯电动环卫车有效公告已达207个，涉及到46家环卫车辆改装企业的19种车型。
1．纯电动环卫车主要类型分析
目前纯电动环卫车按照垃圾收集转运车、粪便车、路面保洁作业车的分类可归纳为三大类（见表1）。
目前，纯电动环卫车主要使用东风、福田、江淮、凯马、跃进品牌纯电动底盘进行改装，还有长安、江铃、达福迪、恒润、中联、森源、清源、通家福、泓锋泰、扬子江、黑龙江、陆地方舟、海德等品牌的纯电动底盘只在各自企业生产的纯电动环卫车上使用。从公告发布的车辆类型来看，纯电动垃圾车、纯电动厢式垃圾车、纯电动垃圾转运车实际上都属于纯电动自卸式垃圾车一类，纯电动道路清扫车属于纯电动扫路车一类，总质量3.5 t以下的纯电动路面养护车属于纯电动清洗车一类。
2．纯电动环卫车车型总质量分析
按纯电动环卫车各类公告车型的总质量分布进行汇总分析（如图1）。
从图1可以看出，截止到工信部《车辆生产企业及产品公告》（第273批），总质量集中在2000—2500 kg范围的公告车型数量较多，其中纯电动自卸式垃圾车、纯电动自装卸式垃圾车、纯电动车厢可卸式垃圾车，以及纯电动桶装垃圾运输车总质量在此区间的公告数量分别是17个、12个、25个和15个，占公告总数量的1/3。另外总质量在3000--3500 kg范围的车型公告数量也达到40个，占公告总数量的近1/5。可见，总质量3.5 t以下小型纯电动环卫车占市场的主流。
3．纯电动环卫车生产企业公告车型分析
按纯电动环卫车生产企业不同车型的公告数量及占比进行对比分析，如图2和图3所示。
从图2和图3可以看出【注：截止到工信部《车辆生产企业及产品公告》（第273批）】，纯电动环卫车前15家企业公告数量合计153个，占比73.9%。其中北京华林特装车有限公司和北京天路通科技有限责任公司是最早一批拥有纯电动环卫车公告（《车辆生产企业及产品公告》第193批）的改装企业，两家企业发布的纯电动环卫车公告车型分别是纯电动垃圾压缩车和纯电动吸尘车。2009年北京华林特装车有限公司生产的华林牌HLT5074ZYSEV纯电动压缩式垃圾车和HLT5162GSSEV纯电动洒水车相继宣告研制成功，北京天路通科技有限责任公司生产的天路牌BTL5072TSLEV纯电动吸尘车和中联重科股份有限公司生产的中联牌ZLJ5071TSL纯电动扫路车也相继投放于市场，这标志着我国纯电动环卫车的诞生。
从《车辆生产企业及产品公告》第193批发布的第一批纯电动环卫车产品公告到第273批发布的纯电动环卫车产品公告，具有纯电动环卫车公告的生产企业由起初的2家发展到的46家，纯电动环卫车公告数量也由最初的2个增长到207个，可见其发展势头之猛。到目前为止，还有部分改装企业生产的纯电动环卫车不在公告之列，属于纯电动环卫机械无需车辆公告或没有车辆公告资质，还有部分环卫车生产企业开发的纯电动环卫车公告正在申报或公示发布之中。
纯电动环卫车的关键零件分析
1．纯电动环卫车底盘
目前国内纯电动环卫车底盘一般是以传统商用车底盘平台为基础，在此基础上保持底盘框架不改变，转向系统、传动系统、制动系统、悬挂系统、空调系统等保持工作原理不变的前提下做相应的动力改变和结构调整，开发和布置纯电动汽车的电力驱动系统（包括驱动电机、电机控制系统、传动系统等），动力电池系统（预留辅助动力接口）、能源管理系统（包括能量回馈发电控制系统、充电系统等）。选用纯电动环卫车底盘时还须考虑改装的车辆类型、总质量，工作特性、上装载荷需求等，底盘动力电池、驱动电机、控制系统、其他系统等布置须与上装结构协调、参数匹配。
(1)动力电池
纯电动环卫车底盘主要采用的是磷酸铁锂电池，另外还有部分底盘采用铅酸蓄电池、三元锂离子电池和锰酸锂电池。磷酸铁锂，锰酸锂、三元材料是锂离子电池的正极材料，因此磷酸铁锂电池、三元锂离子电池、锰酸锂电池都属于锂离子电池。铅酸蓄电池是成熟的电动汽车蓄电池，它可靠性好、原材料易得、价格便宜；比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但由于其比能量低，所占的质量和体积大、续航里程较短，另有使用寿命短、使用成本过高等缺点，新近开发的纯电动环卫车现在已很少选配铅酸蓄电池的纯电动底盘，更多的选配具有环保型锂离子电池的纯电动底盘。
磷酸铁锂电池具有相对于三元锂离子电池更为成熟的技术，安全性高、价格低廉，相对于铅酸蓄电池容量更大、工作温度范围更广，使用寿命更长、比能量更高等优点，在前一段时期，磷酸铁锂电池成为纯电动环卫车使用的主流动力型锂电池。
由于电动汽车使用的磷酸铁锂电池相较于三元锂离子电池的低温性能差、比功率低等技术瓶颈，难以获得突破性进展。随着技术的进步，三元锂电池的安全性问题得到了改善和解决。目前国内越来越多的新能源汽车企业为纯电动车新品搭载了容量更大、比能量更高、低温性能更好的三元锂电池。为满足纯电动环卫车续航里程加长，载质量加大的需求，未来几年，轻量化的三元锂电池代替磷酸铁锂电池将是纯电动环卫车动力电池发展的趋势。
(2)驱动电机
在垃圾收集转运一类的车型中，除纯电动车厢可卸式垃圾车外，其他车型在工作过程中都需要频繁地启动和停车进行转场和装载作业，转场作业一般时间较长，车速不超过50km/h，装载作业过程中装载质量不断增加；而道路清扫保洁作业类车型在作业过程中，长时间处于5～20 km/h低速行驶状态，转场作业时车速也不会超过50km/h，且作业过程中除纯电动扫路车和纯电动吸尘车外，整装载质量是不断减小。也就是说纯电动环卫车的驱动电机通常要求频繁启动和停车、加速和减速，低速和爬坡时要求高转矩，转场行驶要求低转矩。因此纯电动环卫车底盘需根据各类环卫车辆工作特性、车速、负载等要求选择自重小、尺寸小、功率密度高、转矩密度高、效率高、可靠性好的驱动电机。
现有的纯电动环卫车电力驱动系统普遍采用的是永磁同步电机，同时也有部分车型采用交流异步电机。永磁同步电机具有高控制精度，高转矩密度、高功率密度、高效率、体积小、噪音小、良好的转矩平稳性等优点，因此随着永磁同步电机成本的降低和可靠性的提高，永磁同步电机驱动系统将在纯电动环卫车中得到更广泛的应用，同时也是未来我国纯电动汽车驱动电机的重要发展方向。
展望
环卫系统作为公共服务领域的一部分是国家新能源汽车推广应用的重点领域之一，各新能源汽车示范推广城市政府都在积极推动新能源汽车在公共服务领域的应用，不断增加投入提高纯电动环卫车在新增环卫车辆中的运行比例，同时也在不断加快配套充电设施的建设。纯电动环卫车的发展已势不可挡，将会有越来越多的企业上马新能源环卫车项目。
展望未来，随着城镇化进程不断推进，城市道路延长，生活垃圾不断增多，环境保护压力也越来越大。环卫系统除了会增加纯电环卫车的数量外，还迫切需求单程垃圾装载量大以及单程作业时间长的纯电动环卫车。垃圾装载量的增大以及作业时间的延长是建立在纯电动环卫车整备质量轻，额定装载质量大以及电池续航里程长的基础上，这就要求纯电动环卫车底盘企业和改装企业设法对其环卫车车身、底盘、上装等结构件进行轻量化设计，选择轻量化的驱动电机、动力电池等关键零部件。随着新能源汽车关键零部件技术研究的不断深入，技术难题的接连攻克，容量大、比能量高、充电快、体积小、质量小的新能源汽车电池以及功率密度高、功率因数高、体积小、质量小、性能高的永磁电机将在纯电动环卫车上有着更广阔的应用前景，而密度小、刚性好、强度高的碳纤维复合材料或将成为纯电动环卫车车身、底盘、上装等主要结构件材料的重要发展方向。
