特斯拉Semi交付带给中国新能源重卡哪些启示？

　　美国当地时间2022年12月1日，特斯拉纯电动重卡Semi正式交付客户。作为一款跨时代的产品，历经七年研发，其很多设计理念、设计思想都是遥遥领先。虽然中国是全球新能源商用车销售量、保有量最大的国家，但是主流的＂油改电＂产品相比特斯拉Semi，在整车空气动力学设计、整车匹配、电池技术、快充技术、电驱桥技术等方面，还有很大差距。商车邦通过对特斯拉Semi交付新闻发布会上的信息进行解读，希望能给中国新能源商用车行业带来更多启示。
　　竞争优势是TCO而不是路权
　　根据特斯拉Semi的实车测试，整车总重量37吨（5轴）连续行驶了800公里。并且通过兆瓦级充电可实现半个小时充电到70%，可再续航500公里。高续航版本电池容量为1000度，每公里电耗为1.25度。商车邦按照中国的电价和油价进行TCO分析，假设充电价格是1元/度，即每公里成本为1.25元。目前国内5轴快递车型，其总质量37吨时油耗为27升/百公里，按照柴油价格8元/升计算，即每公里成本为2.16元，两者相差0.91元。按照快递车型每年行驶30万公里进行计算，特斯拉Semi每年可节约27.3万元，5年使用期可节约136.5万元。
　　特斯拉Semi高续航版本在美国的售价为18万美金，约合人民币117万元。假设特斯拉Semi在中国生产后的售价也为117万元，5年后残值15万元；某款自主品牌高端重卡的售价为48万元，5年后残值20万元。纯电动重卡没有发动机，不需要每十万公里更换润滑油，5年维护保养费用比柴油重卡节约2万元。按照5年后的TCO计算，特斯拉Semi比自主品牌高端重卡多盈利64.5万元。由此可见，特斯拉Semi的TCO竞争力要强于传统柴油重卡。
　　强大的兆瓦级快充能力
　　目前国内市面上常见的直流快充充电桩功率为60—200千瓦，最大的充电桩功率为350千瓦。新能源商用车的电压大约为400伏，而特斯拉Semi的充电桩功率为1000千瓦，其电压为1000伏。在电池方面，特斯拉研发了4680无极耳电芯。其最大特点就是采用了无极耳技术，相比2170电芯的能量提升5倍、续航里程提升16%、功率提升6倍，每千瓦时成本降低14%。特斯拉Semi仅用半小时就能充70%，续航里程可延长500公里。根据中国营运卡车要求，每行驶4个小时要休息20分钟，因此半小时充电时间不会影响长途干线物流的时效性。
　　首先解释一下兆瓦级快充的概念：假设某个小区有20栋15层楼房总共1200户，在夏天时将空调全部开启，每户的功率为4千瓦，则整个小区的耗电功率为4800千瓦，即相当于5辆特斯拉Semi在充电。假设特斯拉兆瓦级充电桩连接现有电网，一旦启动将对整个电网的平稳性和持续性造成巨大冲击，会影响周边的正常生产和生活。因此兆瓦级充电的解决方案：1、从发电厂建设专线供电；2、自己建设发电基础设施。特斯拉的解决方案是在高速公路停车区建立太阳能发电站和超级存储电站，虽然前期基础建设费用非常昂贵，但从长期运营来讲也很划算，是一种较好的解决方案。
　　强大的电驱动能力
　　在本次特斯拉Semi交付客户新闻发布会上，展示了独有的三电机驱动方式，即采用两根电驱桥，中桥是双电机驱动，主要负责车辆的加速和爬坡；后桥是单电机驱动，主要负责高速巡航。其行驶策略为：在车辆启动时，通过中桥的双电机进行驱动，以最快速度达到经济巡航速度；然后中桥切断动力，此时两个电机不再旋转，不会产生任何磁阻力。经济巡航时则由后桥的电机进行驱动，此时电机处于满负荷最佳动力转速区间，可达到节约电能消耗的作用；在车辆爬坡的时候，中桥再将动力连接，三台电机同时驱动以提升上坡的平均速度，降低爬坡时间以降低电能消耗。在下坡时，可通过三电机、二电机、一电机的三种发电模式提供缓速制动，让车辆下坡更加安全。双电机电驱桥是中央电机分布式驱动，每个电机各驱动一侧车轮，没有传统差速器，两侧车轮靠电子差速控制，其设计理念与Tesla Model S Plaid后桥双电机完全相同，可以通过电子差速控制来提升ESC的性能。单电机电驱桥就是普通的平行轴电驱桥，与Tesla Model S Plaid前桥保持一致。笔者对特斯拉全系列产品的平台化和模块化进行研究发现：特斯拉Semi是Model S Plaid底盘的放大版，可实现卡车与乘用车在关键零部件的平台化和模块化，不仅降低了成本，而且提升了可靠性。
　　三台电机最大功率可达到1100马力，可在20秒实现总重37吨从0加速到97km/h，比传统燃油重卡大幅提升。根据电机持续功率和最大功率换算，持续输出功率为550马力，每台电机平均约为183马力。根据经验公式计算，一辆5轴总重37吨的重卡半挂列车，以89km/h在平路上匀速行驶，其需要的功率为200马力。根据笔者分析，特斯拉Semi后桥巡航电机的功率应该略大一点，持续功率为220—240马力，可满足车辆在89—100 km/h的高速巡航需求，并且是电能消耗处于高效阶段，可提升续航里程。
　　关于＂电池的重量＂在本次新闻发布会上介绍很不清晰，发言人说车辆的电池重量为1吨，不知道这1吨指的是单组电池还是所有电池，笔者认为应该是单组电池。特斯拉Semi高续航版本应该配了5组电池，而低续航版本应该配了3组。目前国内商用车动力电池PACK的能量密度是110Wh/kg左右，按照特斯拉Semi高续航版本1000度电进行计算，其电池的重量应该在8—9吨。笔者估计，特斯拉Semi是不包括箱体的电池组本身重量为1吨，高续航版本的电池总重量为5吨，这个能量密度已经大幅领先于国内水平。
　　对中国新能源重卡的影响
　　假设特斯拉Semi在五年之内引入中国进行生产，则必然对中国新能源重卡市场造成巨大冲击，特斯拉上海超级工厂就是典型案例，因此需要新能源重卡企业高度关注。对此，商车邦提出以下建议。
　　第一，重新审视新能源重卡的发展策略。 快充、换电、氢燃料，谁是未来发展的主流。由于氢燃料涉及到一个全新的产业，氢气制造、存储、运输都处于一个刚刚起步的阶段，距离成熟的产业化还有很长的时间，短期内TCO没有竞争优势。换电，由于目前国内电池箱还没有形成标准化和模块化，建设换电站、匹配20—40个电池箱的成本也非常高昂，短期内很难全国范围内的普及，因此短期内只适合200km以内的短途运输。大功率快充虽然需要架设专线供电，但是目前国内风力发电、太阳能发电由于不稳定，无法持续上网供电，如果将风力发电和太阳能整合起来非常适合用于兆瓦级充电桩使用。快充很有可能会成为未来的主流，希望新能源重卡企业高度重视，加大投入研究。
　　第二，抛弃传统的＂油改电＂技术路线。 开发全新的新能源重卡平台，以实现总布置最优化、整车轻量化，提升TCO竞争力。
　　第三，在电驱桥技术方面，需要整车企业来牵头研发。 目前国内电驱桥研发以车桥厂家为主，就是在传统车桥基础上安装电机和减速机，这并不是最优化的方案。电驱桥技术最大的优势是改变了传统商用车的总布置方式，将是未来新能源重卡的主流技术，需要整车企业投入大量资金进行研发。