一種基于“衛星消防站”純電動輕卡消防專用 底盤研發方案淺析

袁鴻儒，付亮亮，唐 乾，任 鵬，劉 庚，李 鋒

（陜汽集團商用車有限公司，陜西 寶雞 721000）

前言

隨著人們環保意識的增強，為緩解化石能源對環境的危害，發展新能源汽車是順應國家戰略的一項長期工作。消防車作為特種裝備，勢必要迎合商用車電動化趨勢。深圳、成都、北京、西安等作為充電基礎設施相對完善的城市，已在積極嘗試推廣新能源消防車。

1 新能源商用車現狀及趨勢

1.1 新能源商用車重、中、輕產品結構

據2020年卡車保險數據統計，新能源商用車以輕卡為主，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，中重卡占比將會進一步增長。

1.2 新能源商用車各系列車型占比

新能源商用車以載貨車為主，占比65%，專用車次之，占27%，牽引與自卸車占比較小，分別占5%、3%，十四五期間，牽引、自卸、專用等車型增長將會加速。

1.3 新能源商用車技術路線

純電動、混動（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的三種主要技術路線，現以純電動（占比97%）為主，隨著新能源電池、電堆、制氫、儲氫等核心技術的突破，充電基礎設施的完善，車輛應用場景的多元化充電模式需求的滿足等，未來混動及燃料電池為動力的車型增量可期。

1.4 新能源輕卡趨勢及主銷區域

2017年新能源輕卡產品達到峰值51495輛，后受限國家補貼逐年退坡及Ekg等技術指標的不斷提升，導致近年銷量有所下降，2019年降至13529輛，考慮到補貼延續[1]及國家十四五新能源商用車發展趨勢研究分析，十四五期間新能源商用車將迎來發展黃金期。

2020年新能源輕卡主銷區域以廣州、四川、湖北、湖南、河南等的省會城市為主，全國各區域差異明顯，存在嚴重不平衡，隨著十四五新能源商用車電動化戰略的逐步推進此現象有望得到緩解。

綜上所述，考慮到輕卡新能源載貨車成熟的市場應用技術積淀，國內各城市街道、社區、鄉鎮等“衛星消防站”對機動靈活及功能多樣的輕微卡消防車輛裝備較大的需求缺口，因此研發一款新能源輕卡消防專用底盤意義深遠。

2 新能源輕卡消防專用底盤研發

2.1 主要性能及配置參數

通過走訪西安、寶雞部分消防中隊、大隊、衛星消防站工作人員了解消防車輛日常執勤情況，研討分析出警及現場滅火、救援過程中對車輛裝備的要求及所面臨的困惑，初步形成了純電動輕卡消防專用底盤設計的整體方案，主要性能及配置參數見表1。

表1 輕卡純電動消防專用底盤主要性能及配置參數

2.2 底盤整體方案設計

消防車作為24小時全天候滿載待出警的特種執勤車輛裝備，底盤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，底盤布置方案見圖1。

圖1 新能源輕卡消防專用底盤關鍵系統布置

2.3 上裝多種取電方式設置

“衛星消防站”消防車輛裝備雖從外形和總質量參數看遠小于6×4或8×4泡沫、水罐、救援類、舉高類等消防裝備，但大多具備“一車多能”的滅火、救援、照明等功能，以靈活應對初期火災現場隨時發生的各類救援，因此，底盤提供的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、照明等功能的實現。

2.4 承載輕量化

車架總成、動力電池托架總成等主要承載件均采用高強度材料，并經CAE模擬仿真，較普通貨車降重約200 kg，可最大限度地裝載更多滅火劑或消防救援裝備，以應對不可預見的現場警情，圖2為輕量化車架及電池托架總成。

圖2 純電動輕卡輕量化車架及動力電池托架總成

2.5 整車可靠性

依據純電動載貨車運營過程中市場反饋的售后問題重點分析后形成優化方案，以提高系統可靠性、提升整車性能，如動力電池系統全防護設計以提高系統安全性、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調速風扇+電子水泵解決冷卻系統壽命短的問題等，圖3為三維布線設計。

圖3 各系統優化設計以提升整車可靠性

2.6 系統模塊化

車架全新設計滿足承載4.5 t、通用化橫梁、標準孔徑及孔距的縱梁結構以適應不同規格零部件裝配；模塊化電池托架適用電池容量54～64.6 kWh；動力總成符合80～100 kW高速單減發動機；轉向、冷卻、控制等系統也形成模塊化設計理念，見圖4。

圖4 各系統模塊化設計方案

3 純電動輕卡消防車推廣應用

3.1 純電動輕卡消防車試制及驗證

經與國內一知名消防改裝企業充分溝通、交流，針對改裝的適用性對底盤布局進行了進一步調整，底盤試制試驗后經加裝上裝消防裝備，一輛純電動高壓高效噴霧消防車輛下線并順利通過國家消防裝備質量監督檢驗中心的各項性能檢測，現服役執勤于某消防大隊，見圖5。

圖5 純電動輕卡高壓噴霧泡沫消防車

3.2 純電動消防專用底盤系列化

自4.5 t輕卡純電動消防專用底盤順利研制并成功推廣后，結合站點日常訓練及出警過程中對車輛的一些適用性需求，完成了純電動中卡消防專用底盤設計規劃，8 t中卡系列化純電動消防專用底盤及整車順利下線，見圖6。后期依據市場變化逐步將開展4×2、6×4、8×4等重卡類消防專用底盤的預研工作。

4 結束語

經過前期大量的市場調研、方案論證、系統優化、試驗 驗證及與國內多個知名消防改裝企業強強合作，終于順利推出系列化純電動消防專用底盤的研發試制及適用性多用途消防功能的上裝改制，相信在十四五國內國際雙循環的經濟大環境及商用車電動化趨勢潮流中，純電動消防車將會迎來大的發展。