在純電動(dòng)車小型化、尤其是在6米客車“買就送”的市場背景下，中國重汽集團(tuán)濟(jì)寧商用車有限公司逆潮流而動(dòng)，率先打破市場常規(guī)，制作了一款滿載質(zhì)量80噸、牽引質(zhì)量60噸的純動(dòng)重型牽引車。信息在網(wǎng)上已經(jīng)發(fā)布，便引來眾多的旁觀者。我作為純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成工程師之一，參與了重汽這款豪瀚牌“電拖頭”的制作全過程，因此有感而發(fā)也不無道理。

通常，這種重型牽引車需要采用操縱不便的多擋手動(dòng)變速器或者價(jià)格昂貴的自動(dòng)變速器，而這款重型“電拖頭”的驅(qū)動(dòng)力和車速，只需駕駛員控制加速踏板即可實(shí)現(xiàn)起步和無級(jí)變速的提速過程。所提供的自動(dòng)爬行模式，不僅滿足了車輛在特殊工況下的使用要求，坡道起步時(shí)的自動(dòng)爬行功能，更給駕駛?cè)藛T增添了難得駕駛樂趣。

除此之外，0~20Km/h的加速時(shí)間只需9秒鐘；最高車速可達(dá)52km/h；以及最大爬坡度超過5%等卓越的動(dòng)力性能，完全滿足碼頭重型牽引車擺渡大型集裝箱的任務(wù)。

150kW/h的儲(chǔ)能裝置，在車輛滿載情況下一次充電續(xù)駛里程超過60km……動(dòng)力性高、耗電量低、操縱性好等優(yōu)點(diǎn)，不僅得益于工程師團(tuán)隊(duì)的合理設(shè)計(jì)和制作人員的精心施工，更得益于0~10000轉(zhuǎn)/分的高速、高效電機(jī)，以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩最大可以達(dá)到令人驚嘆的43500Nm。

圖1重汽純電動(dòng)碼頭低速牽引車進(jìn)行牽引實(shí)驗(yàn)

這輛碼頭牽引車主要用于港口內(nèi)集裝箱的搬運(yùn),額定滿載質(zhì)量為80噸,空載質(zhì)量為20噸。整車滿載后的強(qiáng)勁動(dòng)力來自兩個(gè)并聯(lián)的額定功率為85KW的北京永續(xù)西門子電機(jī)。這種ELFA動(dòng)力系統(tǒng)是各種工況下的輸出功率和轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，兩個(gè)電機(jī)同時(shí)以相同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率輸出工作，即：各自以完全相等的動(dòng)力按總動(dòng)力需求的50%做功，其平均工作效率要比一個(gè)電機(jī)獨(dú)立輸出動(dòng)力提高5%左右。對于眾多電機(jī)設(shè)計(jì)者和制造商，簡直就是一個(gè)夢寐以求的夢想。

在同一臺(tái)減速器上安裝兩個(gè)各自重量只有113kg，且轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)同步的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不僅使電機(jī)的工作效率能夠在更多工況下始終保持在90%～95%的范圍，對電機(jī)產(chǎn)品性能、質(zhì)量的一致性如此之高，更是一個(gè)令人難以逾越挑戰(zhàn)。此方案非一般技術(shù)所能為，然而西門子做到了。安全、高效、可靠、耐用，讓此車既有了強(qiáng)勁的動(dòng)力，又有了超長的續(xù)航里程。

圖2 “電拖頭”雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置示意圖

西門子ELFA 系統(tǒng)產(chǎn)品采用國際電工委員會(huì)IEC60034系列和德國的標(biāo)準(zhǔn)化組織DIN EN 60034系列標(biāo)準(zhǔn)。在高鐵技術(shù)平臺(tái)上生成的模塊化產(chǎn)品，性能和質(zhì)量的一致性做得非常驚人自不在話下。

這臺(tái)搭載西門子ELFA動(dòng)力系統(tǒng)的這款港口牽引車，在操作上更簡單更人性化，由于此車的根本沒有變速設(shè)備，車速的控制完全是靠電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。電機(jī)轉(zhuǎn)速0-10000轉(zhuǎn)之間線性轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速，加上西門子減速箱后輸出給后橋主減。這樣就直接實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速，駕駛員通過加速踏板的開度，直接來控制車速，使得駕駛輕松自如，從而也讓動(dòng)力系統(tǒng)少了一個(gè)變速設(shè)備。

同時(shí)此車搭載的西門子ELFA動(dòng)力系統(tǒng)還有制動(dòng)回收能量的功能,在保證動(dòng)力的同時(shí)又能節(jié)能。其回收能量的原理是當(dāng)踩下制動(dòng)踏板的過程中，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)變成兩個(gè)發(fā)電機(jī)，同時(shí)通過逆變器為電池充電。

這輛車的西門子ELFA動(dòng)力系統(tǒng)只要觸及到安全、可靠相關(guān)聯(lián)的不見，都是由西門子的通訊控制單元驅(qū)動(dòng)或者監(jiān)控下工作的。其中包括高壓的通\斷。

因?yàn)橛|及到高壓，所以此車所遵循的安全標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格。首先從系統(tǒng)上說，西門子動(dòng)力系統(tǒng)自身要求非常高，保證所有安全條件都滿足的情況下才能讓電池的控制系統(tǒng)閉合主回路，有不滿足的條件就會(huì)要求電池控制系統(tǒng)斷開電路，從而從根本上保障了車輛的安全。

在這輛車的西門子動(dòng)力系統(tǒng)中用的高壓線束是按照西門子要求，全部采用閉環(huán)成組連接和高度集成獨(dú)立控制。這樣的設(shè)計(jì)可以使高壓線束在高度集中的情況下減少故障點(diǎn)的增加。

其中西門子ELFA系統(tǒng)還實(shí)施的檢測著電池的電壓、電流、SOC以及電池的工作狀態(tài)，過流、過壓、欠壓保護(hù)等功能可以防止驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的損壞并避免因?yàn)殡姵剡^載發(fā)生意外事故。

如果碰到意外情況導(dǎo)致散熱系統(tǒng)發(fā)生故障，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以通過自行限制動(dòng)力系統(tǒng)功率輸出的方式，在保證安全的狀況下使車輛繼續(xù)行駛至目的地。這樣就避免車輛拋錨的情況，保證了車輛運(yùn)輸過程中減小故障帶來的損害。簡而言之，即使電機(jī)軸承經(jīng)過常年運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生損壞時(shí)，系統(tǒng)也能及時(shí)提供故障預(yù)警信息，這個(gè)特點(diǎn)是國內(nèi)外各類汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)所不具備的。

“電拖頭”駕駛艙內(nèi)體現(xiàn)了更多的人性化處理。例如啟動(dòng)鑰匙門后西門子動(dòng)力系統(tǒng)準(zhǔn)備狀況，電池電壓值、電池的SOC值、散熱系統(tǒng)的水溫值、電機(jī)溫度值等常規(guī)信息和故障，都能顯示在儀表中間一塊液晶顯示屏上，讓駕駛員對車輛狀況一目了然。

駕駛艙內(nèi)設(shè)置了系統(tǒng)報(bào)警設(shè)備，例如電機(jī)溫度報(bào)警、水溫報(bào)警、絕緣問題報(bào)警等。在有蜂鳴器聲音報(bào)警的同時(shí)，液晶屏幕上還會(huì)閃爍相對應(yīng)的圖案。

此車還對緊急狀況發(fā)生后，讓車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)繼續(xù)使用，給足車輛在這種情況下有充足時(shí)間靠邊停，可謂是考慮周全。

作者張銀龍系北京永續(xù)能源科技有限公司純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成工程師

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