国际消防车新能源解决方案

摘要：文章以卢森堡亚、豪士科、马基路斯、E-One等国际主要消防车品牌在新能源解决方案上的应用实例入手，介绍各厂家消防车所采用的方案内容及主要配置，并从动力选择、应用车型及应用场景三个方面分析当前消防车新能源解决方案的主要特点。关键词：消防车；新能源；解决方案大力发展节能与新能源汽车是解决能源与环境问题的重要途径，也是各国汽车产业的主要发展方向，更是我国实现汽车产业可持续发展的重大战略选择。当前，新能源乘用车的发展已在如火如荼地进行中，而与之对应的商用车及其他应急、特种新能源车辆的应用情况又是如何？基于此，文章介绍了当前国际主要的消防车品牌采用的新能源解决方案和特点。一、国际主要消防车品牌新能源方案（一）卢森堡亚2017年，卢森堡亚正式决定基于概念消防车量产电动城市主战消防车。2020年，样车正式下线并在柏林、迪拜、阿姆斯特丹三地进行测试，车型被命名为RT（RevolutionaryTechnology）[1]。RT系列城市主战消防车采用增程式（EREV）混合动力设计，整车共有两个驱动电机，分别位于前后轴位置（如图1所示），电机总功率360kW/490HP，可提供最大50000N·m的动力输出。同时，车辆配备了一台六缸柴油发动机作为增程器，在电池电量低于20%时，增程器将为电机发电，给电机持续提供动力。在这套动力方案中，发动机仅作为增程器，不直接参与驱动车辆行驶，而是将动力转换为电能，由电机持续为车辆提供动力。整车标配一块50kW·h的电池，同时可提供100kW·h的电池包选装，100kW·h的车型在满电状态下纯电续航里程可达100km，增程器可为车辆提供最大500km的续航，总续航可达600km。而在用于消防作业时，100kW·h的电池在满电状态下可使水泵持续以2000L/min的流量工作1h，增程器可为水泵提供额外5h的续航[2]。（见表1）（二）豪士科2020年，豪士科集团旗下Pierce公司基于VOLTERRA平台推出了最新的电动消防车，包括一款水罐车及一款ARFF机场救援消防车。2021年6月，豪士科宣布其水罐车正式交付给北美威斯康星州麦迪逊市消防局，整车搭载了一块155kW·h的电池，可满足麦迪逊市日常执勤需求，且电池支持90min内充满[4]。与卢森堡亚不同，豪士科采用了并联式混合动力设计，搭载电子无级变速箱，电机与发动机可单独或共同为车辆提供动力，满足不同的工况需求。整车默认正常工况下优先使用纯电驱动行驶，当需要長时间处理紧急事件时再使用发动机为车辆提供动力来源。整车动力布置如图2所示，动力来源包括发动机及电池，发动机通过功率分配器为水泵及行驶提供动力，电池则主要用于驱动行驶。根据整车工况及状态，通过电子无级变速器，可选择由发动机进行机械式驱动，或通过电池进行电驱动。（三）E-oneE-one是REV消防集团旗下的消防车品牌，公司于2021年8月宣布正在为美国亚利桑那州的梅萨消防医疗部门制造一款纯电动水罐消防车（Vector），预计于2022年交付使用。整车搭载316kW·h的电池，一次充电可让消防泵以2840L/min的流量通过4条水管持续工作4h。车辆还配备了一个400kW（536HP）电机，带动能回收功能[6]。其他主要配置包括：最大水泵流量4731L/min（1250GPM），最大罐体容量3898L（1030gal），应急备用增程器（仅为车辆发电），2002FoamPro泡沫系统等。（四）马基路斯马基路斯在新能源动力方案上选择了纯电和压缩天然气（CNG）两种方式，其中纯电动力主要应用于微型消防车，CNG用于小型水罐车。CNG车型（LF10iDL）选用了依维柯ML160E21CNG底盘，整车总重约16t，发动机最大马力205HP（150kW），天然气储量420L，水罐容量1600L，续航里程最大300km，最长可支持水泵工作4h。纯电动力的两款微型消防车则搭载了磷酸铁锂电池（13.8kW·h/20kW·h），续航里程在110km～120km，其中HLF车型还搭载了集成式水泵，水泵流量40L/min，水系压力40bar，满电状态下水泵最长可工作4h[7]。马基路斯纯电动车型主要参数如表2所示。二、方案特点（一）动力选择目前，各厂商对动力方案的选择不尽相同，包括纯电、混动（增程式、并联式）、天然气等，每种动力方案都各有千秋。在混动方案中，增程式混动方案是通过内燃机给电机发电，让电机驱动车辆行驶。优点是车辆保持了电机的大扭矩输出特性，同时兼顾了车辆续航，另外发动机连接了分动箱，外接设备如水泵等直接通过分动箱连接，水泵工作可以通过发动机直接输出动力，也可通过电池进行动力输出；而并联式混动方案则采用内燃机和电机共同驱动车辆，车辆动力可通过电机输出或发动机直接输出，但外接设备的工作方式只能依靠传统内燃机提供动力，与现有车辆的取力方式一致。纯电和天然气动力方案则是单独依靠电机或内燃机进行驱动，仅能源由传统的柴油变为电池或天然气等。（二）应用车型从应用车型上看，厂商基本都选择了常规水罐车作为切入口，豪士科和马基路斯额外在机场消防车和微型消防车上搭载了混合动力和纯电动力方案。罐类车辆相比其他类型消防车，在总体技术实现性及成本上有一定优势，同时车辆的应用场景也较为常见，利于厂商将车辆推向市场。在实际应用中，通过控制车辆总重、外接设备功率等，可以进一步增加车辆续航能力，在一定程度上提升产品实用性。（三）应用场景目前，车辆的主要应用场景为城市和机场，其主要特点体现在城市的基础设施较完善，可以为车辆提供较便利的补能方式；车辆主要应用于区域消防队，通勤范围有限，续航能力可以得到一定保障。而机场消防车辆对车辆的加速性能有较高要求，电机驱动相比传统车辆的驱动方式具有动力响应快、功率/扭矩大的特点，在车辆加速方面具有较大优势；在补能方面，可以根据机场的封闭场地性质，布置快速充电站，或提供应急补能方案等。三、結语通过对上述方案的分析可以看出，当前各大国际厂商虽都已开始进行新能源车型的研发和交付，但总体看来，动力方案目前仍无法离开传统内燃机的支持，即便是E-one推出的纯电Vector，在车辆配置中仍提供了应急的增程器，而这主要受制于消防车的特殊属性。消防车辆的主要功能为解决突发事件、提供应急保障，如只采用纯电动力，以目前的电池容量和补能方案来看，无法支持车辆进行长时间的应急救援工作，将为救援工作埋下隐患。而想要增加车辆续航，则需要提高电池容量和密度，但这又将大大提高整车的重量和能耗。因此，当前厂商主要采用混动或增程式方案，在一定程度上解决了续航焦虑问题。此外，在应用场景上，各厂商都充分考虑了电池续航、补能方式等对车辆使用的限制，在车型应用上