年综合节约成本5万元！详解星马电动化上装搅拌车——行业重大技术进步
2023年1月5日，汉马科技集团在马鞍山隆重举行2023春季新品发布会，发布了2款新产品——星马电动上装搅拌车和H7E纯电动牵引车。其中，星马电动化上装搅拌车作为行业又一次重要技术革新和进步，引起了与会代表的高度关注；为帮助用户及行业深入了解其特点，日前笔者特邀请安徽星马专用汽车有限公司技术总监裴志军对该搅拌车作了系统的深刻解读。
汉马科技集团2023春季新品发布会发布2款新产品——星马电动上装搅拌车和H7E纯电动牵引车
笔者：裴总，首先请您首先介绍一下星马电动化上装搅拌车的推出，是基于什么样的考虑和背景？
裴总：近年来，在国内经济下滑与疫情反复相叠加的复杂的大背景下，企业都面临着一些经营上的压力，尤其在有些产品市场需求规模不大的情况下；但未来，国家经济仍然要向前发展。这是大的前提和背景。
我想，我们星马以及汉马科技的科研人员和经营管理团队，在每个阶段都需敏锐地捕捉到有关信息，把握住时代发展趋势，包括产品趋势、政策法规趋势等。
星马在国内工程专用汽车行业一直处于领跑者地位，并较早认识到国内专用汽车电动化时代已经到来，包括底盘系统和上装系统。
所以，近年来星马以及汉马科技的产品研发，多条技术路线齐头并进。其中，有些是未来三五年后才可能大批推向市场的产品，有些可能是从现在到未来三五年之间这个过渡期内推广的产品。
对于新能源混凝土搅拌车这一块，从过去几年看，虽然国内各个车企都在蓬勃发展，但仍有它的局限性，它还有一个较长期的适应过程。为啥这样说呢？
因为完全新能源化的车型，如纯电动搅拌车或者纯电动工程车，目前其电动底盘的采购成本还比较高，这是一方面；另一方面，与它配套的充/换电设施及工业设施的投入成本也很高，无论是充电桩还是换电站其投入大概需要200万、300万元，其产出投入比还较低，难以让很多用户接受。所以，短期内如果没有充分的政策激励和市场利好来支撑和引导的话，纯电动搅拌车难以大面积推广应用，会有一个短暂的过渡期和适应过程。相应地，燃油搅拌车也会有一个过渡期。
当然，汉马科技在新能源重卡和新能源工程车方面拥有自己全生态的运营模式，可以在前期帮助用户建设换电站，通过租赁形式回收建站成本；但要让市场接受和采纳这一模式，也需要一个过程。
从另一个环节来说，目前燃油搅拌车销量占比依然占据着垄断地位，比如2018-2021年，其销量基本在9万~10万辆。但到了2022年，由于从2021年开始切换国Ⅵ，加上疫情反复，国内重卡市场以及工程车市场销量明显下滑，2022年搅拌车销量基本在4万辆左右。这其中，纯电动搅拌车的替代率虽然一直在快速提升，但其市场份额和增量仍很有限。有限的原因就是刚才说的那几点。可以说，未来几年燃油搅拌车仍还是销量和占比较大的车型。
在这样的情况下，燃油搅拌车又该如何发展呢？我们认为，它当前面临的形势主要是用户对它节油、省钱有一个更高的预期。那么又该如何实现由市场驱动的这个更高预期呢？我们认为，传统燃油搅拌车上装实现电动化，即采用“燃油底盘+电动化上装”势必会成为一个新的重要技术路径，因为它可以产生诸多优势。而星马较早地把握住了这一技术路线的脉搏，2019年即开始对电动化上装搅拌车进行研发投入，并成为行业第一家关注电动化上装搅拌车的车企。
而研发新能源混凝土搅拌车，星马于2015年就开始了。当初我们和深圳沃特玛联合开发，做了很多样车、跑了各种试验。紧接着在2016、2017年又做了各种混合动力的搅拌车，到今天各种技术路线的搅拌车基本都推出来了，包括采用燃油底盘+电动化上装的搅拌车，燃油牵引车+电动化上装半挂搅拌车，还有混合动力搅拌车以及增程式搅拌车，再加上纯电的半挂搅拌车，全部在我们这次新品发布会的展区内。
目前星马在上装电动化方面实现了3种技术路线：一是基于燃油底盘的上装电动化搅拌车，节油率可达15%～30%；二是基于混合动力（含增程式）底盘的上装电动化搅拌车，节油率可以达到35%～45%；三是基于纯电动底盘的上装电直驱搅拌车，完全零油耗，零碳运营。
基于华菱M7底盘的星马上装电动化搅拌车新品是星马与华菱进行一体化设计的产品
笔者：新品发布会上，您介绍说，星马上装电动化搅拌车是一体化设计的产品。请您对“一体化设计”的含义及其带来的好处，作进一步的介绍。
裴总：星马电动化上装搅拌车（/星马上装电动化搅拌车）是星马联手华菱汽车一同开发设计的，因而得以实现独特的一体化设计，而且只有拥有底盘开发资源的专用汽车生产企业才能做得到、做得好。主要体现在以下几个方面：
一是驾驶室高压电驱空调进行了一体化设计和安装，使得空调的制冷效果好、可靠性高；而没有底盘资源的专用汽车生产企业，在驾驶室改装顶置空调时，易存在漏水、制冷效果差等现象。
二是控制系统一体化设计：将电动化上装控制屏集成到驾驶室的中控屏上，实现了控制屏共享，提高了集成度，使操作简化，故障率大大降低。
三是底盘发动机直联上装发电机，进行一体化设计：由于取消了传动轴和支撑机构，实现了模块化集成，使结构紧凑简化，传动效率提高，并降低了重量和故障率。上装发电机固定在底盘发动机上，但一般不需要底盘发动机驱动发电。
四是整车一体化设计实现了轻量化：安装电动化上装系统后，整车不超重；采用无副梁结构设计，对底盘大梁做了加强和匹配设计，这也是汉马科技2011年申请的发明专利技术。于此，没有底盘资源的厂家实现不了。
总之，上述一体化设计彻底发挥了星马搅拌车的技术优势，体现了星马50余年的技术积淀，提升了产品竞争力，可为用户提供物超所值的“挣钱机器”。
星马上装电动化搅拌车采用“油驱底盘+电驱搅拌”的运作模式，其上装是一套独特的完全闭环的系统，可以单独完成发电、充电、放电以及驱动罐体的工作
笔者：星马上装电动化搅拌车的主要技术创新点有哪些呢？
裴总：星马上装电动化搅拌车，高度概括来说有3大特点：一是双擎动力，油驱底盘+电驱搅拌；二是装待卸料0油耗；三是充电5 min，驱动罐体工作2 h（空调工作时）。这主要得益于以下诸多技术创新点：
一是星马上装电动化系统：取代了传统燃油搅拌车的液压驱动系统，由动力电池仓为上装搅拌罐提供驱动力，从而实现上装动力和底盘发动机动力的切割，减少了燃油消耗。同时此举还具有以下优点：
（1）可以让底盘发动机专注于车辆行驶，提升车辆动力性能15%，爬坡更有劲。
（2）在装料、待料、卸料等作业期间，发动机熄火，车辆驾驶室内、外噪声分别
（3）罐体转速保持恒定，一方面车辆加速行驶时罐体离心力小，提升了行驶稳定性；另一方面，混凝土匀质性提升30%，不离析，保证了混凝土运送质量，解决了传统液压搅拌车罐体转速波动问题。
二是控制模块：采用星马专利技术，拥有上装电动化的能量管理监控平台功能，24 h监控设备安全状况，每天自动统计节油数据，自带罐体正反转监控及防偷料功能；同时选配科技感强的集成式中控大屏和远距离无线遥控器，掌控、操作更便捷。
三是驱动电机：直联罐体减速机，传动效率高，较传统液压系统提升20%；并从软件上实现了柔性启动。特别是驱动电机与减速机的接口设计，实现了与液压马达接口的统一，减少了减速机的种类。
四是上装发电机：可高效补充电能。当电量低于30%时，快速发电5min可供上装工作2h 。制动时进行能量回收，回收占总耗电量50%以上；同时，在刹车进行动能回收时辅助制动，降低了制动器发热，提高了制动器寿命。
五是采用高倍率锂电池：大容量，待机时间长，不开空调可工作3 h、开空调可工作2 h，提高了车辆节油率和对工况的适应性；使用寿命长，动力电池采用空调冷媒冷却，在夏季高温时可将电池工作温度恒定在25 ℃左右，5年衰减不超过30%。
六是采用4.5 kW大制冷量高压电空调：与底盘一体化集成设计安装，杜绝了改装带来的驾驶室漏水和安全风险；取消了传统燃油车机械式空调，响应更快、制冷量更大、制冷效果更好；因直接从电池取电，所有工况均不消耗底盘燃油，提升了节油率，夏季可节约5%～8%。
七是尾部操作部分：采用星马专利技术。迎宾式电控操作手柄，保留了机械操纵杆的操作习惯和逻辑，解决了行业内使用电气控制盒的操作繁琐、故障率高等人机工程差的问题，大大提升了用户感知度。
八是电机后端预留应急接口：若出现高压故障，可用加长油管的液压马达进行应急救援，防止闷罐。
正是由于上述创新，使得整车具有超级省钱、超级强劲、超级安静、超级安全、超级智慧等显著优点。
星马上装电动化搅拌车驾驶室内拥有上装电动化的能量管理监控平台和大制冷量高压电驱空调
笔者：星马电动化上装搅拌车，相比传统的液压驱动上装搅拌车，以及纯电动搅拌车的上装驱动形式有哪些显著不同？
裴总：星马电动化上装搅拌车相比传统的液压驱动上装搅拌车改变了很多。后者是由安装在发动机（/变速器）上的取力器（PTO）驱动油泵，油泵产生的液压能再驱动液压马达，液压马达再驱动减速机，进而带动罐体运转，也即上装液压系统工作的能量来自底盘发动机。而星马电动化上装搅拌车，其上装是一套独特的完全闭环的系统，包括上装发电系统、上装储能系统（电池）、驱动罐体的电机以及控制系统，而且其储能系统的电能依靠对行车中制动能量（势能）的回收和转化，不依赖于底盘发动机，也不需要外部充电，便可以单独完成发电、充电、放电以及驱动罐体的工作。这是一个架构上的区别。
至于前几年推向市场的电动搅拌车，其上装驱动形式也曾经历一次技术革命。前几年是由电动机驱动液压系统，再驱动罐体（即：电池→电动机→液压泵→液压马达→减速机→罐体）；后来逐渐改成了电机直驱形式（即：电池→电动机→减速机→罐体），系统大为简化，驱动效率也大为提高。2022年星马纯电动搅拌车全部切换成了直驱形式。这一电机直驱形式与“油驱底盘+电动上装”有些类似，相同的是尾部驱动部分，不同的是电能的来源，后者具有一套独立的发电和储能系统。
说到“电机直驱”上装，我可以再自豪地说一下。对于电机直接驱动减速机技术，星马2014年就申报了3个专利：一是单电机直驱罐体、直驱减速机的专利，二是双电机直驱减速机的专利，三是电机加液压马达同时双驱动减速机的专利。那时别人还没有关注电动搅拌车的发展，而我们不仅做出了产品，而且还应用了。2014、2015年，我们专为天津一家工厂做了10套由电机直驱的搅拌罐设备，这套设备可以移动，但没有行走系统，这是全国首家实现电机直驱搅拌罐的应用案例；而且我们解决了电机和减速机的匹配问题。能有这样的超前创新开发，是因为我们较早预知上装电动化很快就会到来，而且很快付诸实践。
基于超前预知和超前布局，星马能够开发出星马电动化上装搅拌车等各种技术路线的搅拌车，就显得游刃有余和更加自信。
可以说，星马做“电机直驱”搅拌车上装是国内第一家（2014年），做纯电动混凝土搅拌车也是国内第一家（2018年），做“燃油底盘+电动化上装”搅拌车还是国内第一家（2022年）。
近年来，我们不仅对上装驱动路线，还针对行业其他痛点和用户需求，对搅拌车进行了多项技术创新，比如驾驶室前下部喷雾抑尘、外加剂远程自动添加、进料口自动清洗、罐体内部物料检测等技术，大大提高了作业效率和作业质量，减轻了驾驶员的劳动强度。 而且我们认为，许多技术创新，不是我们自己单独的创新，而是与用户一起进行的创新。
近年来，星马不仅在搅拌车上装电动化方面开发出了3种技术路线，而且还针对行业其他痛点和用户需求进行了多项技术创新
笔者：采用星马电动化上装搅拌车，究竟能给用户带来哪些实实在在的价值？
裴总：作为对传统燃油搅拌车的重大技术变革，星马基于燃油底盘的电动化上装搅拌车，具有优秀的节油率，并可在短期内收回成本。其带来的好处主要是2个字 “省油”或“省钱”，为用户创造突出的价值，同时也大大延长了燃油搅拌车的生命。 那么，究竟能帮用户省下多少钱呢？可以从几个方面来统计：
一是省油。一年能省5 000 L左右的油，按8元/L计算来一年能省4万元，这是直接节省的油钱。
为什么能省这么多的油呢？因为搅拌车有一个非常独特的运营特点：在搅拌站装料的时间以及在工地等待卸料和卸料的时间，加起来会占搅拌车整个运行时间的50%以上。也就是说，一小时在运输，另一小时在装料、等待卸料和卸料。而装料、等待、卸料过程中，液压驱动上装搅拌车的底盘发动机基本都在怠速工作，怠速油耗也是很高的；而星马电动化上装搅拌车在装料、等待、卸料过程中，底盘发动机是熄火的，即由电机驱动上装。从运营时间来说，至少50%的时间不烧“油”，其省下的油是很可观的。同时，发动机工作时间减少50%，其维护成本也会减少50%。而且，不仅省下50%时间的油耗，还可以省下50%时间的尿素消耗。
二是可以节省维护成本。燃油搅拌车的液压驱动系统需要加液压油，其滤芯也需要维护保养。
三是星马电动化上装搅拌车可以回收制动能量，在回收制动能量时还可以起到辅助制动作用。比如下坡时，在能量回收的同时它有一个反向力矩来进行制动，这样就减少了踩刹车的次数，提升了刹车片的使用寿命，刹车片的维护成本也就相应减少了，（一年）至少可以减少上千元的维护成本。
综合上述多个方面，采用星马电动化上装搅拌车，一年下来能直接和间接地节省5万元！而且使用一年左右，就能把初始增加的购车成本基本上收回来。
笔者：预计星马电动化上装搅拌车在未来应用前景如何？它会不会与现在仍在生产使用的液压驱动上装搅拌车，很快进行切换和替代？
裴总：从发展趋势来说，专用汽车底盘的电动化虽然在大踏步地前进，但其应用领域还有很大的局限性，其总量和份额还很有限；而专用汽车上装的电动化已经是必然趋势，其中燃油底盘搅拌车上装的电动化会迅猛地到来。
但燃油底盘上装电动化搅拌车，对燃油底盘液压驱动上装搅拌车的替代，会有一个过程，要给用户一个认知的过程。让用户买这个产品，不是因为我们拥有这个技术，而是要让用户充分认识和感受到可以获得实实在在的好处。基于星马在行业的号召力，我们相信这个过渡期会比较短。同时，行业其他企业也可能会跟进。
由换电牵引车与电动化上装半挂搅拌车组成的混凝土搅拌运输列车
来源：商用汽车杂志 / 作者：肖献法