日本政府的能源基本计划草案于2021年7月公布,其中描述了以电力系统发电脱碳计划为中心的全面碳中和措施。纯电动汽车(EV)和燃料电池汽车(FCV)被视为商用车低碳技术的“领头羊”,该计划还提出目标,将推出车辆总重量8t以上的不同电动汽车。

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对此,日本商用车制造商将继续开发纯电动汽车和燃料电池汽车,但只靠一家公司实现产品的落地应用实属不易,所以商用车产业联合开发生产的相关合作正在迅速增加。而疫情对日本国内卡车市场的影响仅限于载重量4t以下的轻型车,客车市场不敌疫情前水平,销量持续走低。

商用车的EV开发

日本政府为了实现在2021年气候变化峰会上的承诺,于7月公布了最新的能源基本计划草案。电动化作为商用车最主要的方案,通过结合电力系统发电的脱碳,从而大幅减少汽车运输领域的二氧化碳排放。另一方面,虽然发电部门的二氧化碳总量会增加,但若按计划切实实行,通过可再生能源等方式也能使比重得到降低。这样,电动化就可以与整个社会推动的发电二氧化碳减排趋势相结合,这也与欧美政策相似。

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日本各行业二氧化碳排放总量百分比

(注:2019年汽车运输占日本二氧化碳排放总量的16%)

与柴油车相比,EV具有因自身净重大而载重量有限、续航里程短等缺点。基于此,受此影响不大的用于小批量送货的轻型EV成为了优先开发对象。针对此类应用,以电池为地板结构、四角配置车轮的低地板,也就是所谓的“滑板式”底盘设计正在迅速增加。日野DUTRO Z EV的设计与其他示例的不同之处在于它采用前轮驱动,左右后轮之间的后备箱地板与电池部分齐平。

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日野DUTRO Z EV的底盘布局


商用车的FCV开发

由于续航里程短,电动化在重型车辆上的应用受到了限制,因此,以基础设施供应氢为前提向FCV转型也被列为方案之一。然而,该计划中设想的氢供应量据说到2030年都非常少,全面引入至少需要到2040年。在客车方面,100辆日本丰田SORA已经在日本上市运行,而卡车仍处于仅能制造有限样车的水平。下表总结了日本商用车制造商所涉及到的卡车/客车的样车情况。

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为了使重型车辆的续航里程达到500km以上,一种方法是像日野Profia一样在车辆内多处安装储氢罐(续航里程600km),而另一方法则是像戴姆勒GenH2(图5)一样搭载液氢槽(续航里程1,200km)。第一种方法可以充分利用重卡整体的内部空间,而第二种方法则能将供应系统整合到牵引车的头部空间里。

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戴姆勒GenH2(左右2个液氢槽与电池、驾驶台下方的燃料电池堆等部件都收纳于牵引车头内部。)

另一方面,三菱的FCV eCanter F-CELL规划的续航里程为300km。目的在于对主力车型Canter的用户提供EV eCanter所无法覆盖的长续航产品。 eCanter F-CELL基本结构为在东京车展的车辆,并非量产最终形态,后续设计变化将持续更新。例如储氢罐计划由原来的3个增至4个、燃料电池制造商之前是RE-FIRE等等,皆未敲定最终版本。为了使2020年代后期量产车辆的续航里程达到300km,预计还会演变出储氢罐容量升级及燃料电池性能提升等诸多变化。

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eCanter F-CELL的底盘

内燃机的开发及其他脱碳方案

在日本新的能源基本计划中,化石燃料仍然占了很大一部分内容。运输领域中,柴油发动机对于重型车是必不可缺的。然而,这也只是“当前能采取的方法”,眼下早已处于2030年的过渡期,到2050年就基本不能再使用柴油发动机。

日野在2021年指出要在2027-2030年抓住转机,在这之后淘汰搭载发动机的HEV,逐渐替换成EV和FCV。由此可见,新能源基本计划已提前纳入了厂商战略当中。越来越多的日本商用车制造商中止一部分发动机的内部开发工作,举最近的例子来说,日野、五十铃、戴姆勒等车企就决定采购康明斯的发动机并进行许可生产。

使用脱碳燃料(氢气、合成燃料等)的内燃机也能为碳中和做出贡献,但是在日本国内尚未找到全面的开发计划和实施方案。不过,在能源基本计划中有提及日本将会在2040年引入相关方案。