國際消防車新能源解決方案

彭霄 方偉

摘要：文章以盧森堡亞、豪士科、馬基路斯、E-One等國際主要消防車品牌在新能源解決方案上的應用實例入手，介紹各廠家消防車所采用的方案內容及主要配置，并從動力選擇、應用車型及應用場景三個方面分析當前消防車新能源解決方案的主要特點。

關鍵詞：消防車；
新能源；
解決方案

大力發展節能與新能源汽車是解決能源與環境問題的重要途徑，也是各國汽車產業的主要發展方向，更是我國實現汽車產業可持續發展的重大戰略選擇。當前，新能源乘用車的發展已在如火如荼地進行中，而與之對應的商用車及其他應急、特種新能源車輛的應用情況又是如何？基于此，文章介紹了當前國際主要的消防車品牌采用的新能源解決方案和特點。

一、國際主要消防車品牌新能源方案

（一）盧森堡亞

2017年，盧森堡亞正式決定基于概念消防車量產電動城市主戰消防車。2020年，樣車正式下線并在柏林、迪拜、阿姆斯特丹三地進行測試，車型被命名為RT（Revolutionary Technology）[1]。

RT系列城市主戰消防車采用增程式（EREV）混合動力設計，整車共有兩個驅動電機，分別位于前后軸位置（如圖1所示），電機總功率360kW/490HP，可提供最大50000N·m的動力輸出。同時，車輛配備了一臺六缸柴油發動機作為增程器，在電池電量低于20%時，增程器將為電機發電，給電機持續提供動力。在這套動力方案中，發動機僅作為增程器，不直接參與驅動車輛行駛，而是將動力轉換為電能，由電機持續為車輛提供動力。整車標配一塊50kW·h的電池，同時可提供100kW·h的電池包選裝，100kW·h的車型在滿電狀態下純電續航里程可達100km，增程器可為車輛提供最大500km的續航，總續航可達600km。而在用于消防作業時，100kW·h的電池在滿電狀態下可使水泵持續以2000L/min的流量工作1h，增程器可為水泵提供額外5h的續航[2]。（見表1）

（二）豪士科

2020年，豪士科集團旗下Pierce公司基于VOLTERRA平臺推出了最新的電動消防車，包括一款水罐車及一款ARFF機場救援消防車。2021年6月，豪士科宣布其水罐車正式交付給北美威斯康星州麥迪遜市消防局，整車搭載了一塊155kW·h的電池，可滿足麥迪遜市日常執勤需求，且電池支持90min內充滿[4]。

與盧森堡亞不同，豪士科采用了并聯式混合動力設計，搭載電子無級變速箱，電機與發動機可單獨或共同為車輛提供動力，滿足不同的工況需求。整車默認正常工況下優先使用純電驅動行駛，當需要長時間處理緊急事件時再使用發動機為車輛提供動力來源。整車動力布置如圖2所示，動力來源包括發動機及電池，發動機通過功率分配器為水泵及行駛提供動力，電池則主要用于驅動行駛。根據整車工況及狀態，通過電子無級變速器，可選擇由發動機進行機械式驅動，或通過電池進行電驅動。

（三）E-one

E-one是REV消防集團旗下的消防車品牌，公司于2021年8月宣布正在為美國亞利桑那州的梅薩消防醫療部門制造一款純電動水罐消防車（Vector），預計于2022年交付使用。整車搭載316kW·h的電池，一次充電可讓消防泵以2840L/min的流量通過4條水管持續工作4h。車輛還配備了一個400kW（536HP）電機，帶動能回收功能[6]。其他主要配置包括：最大水泵流量4731L/min （1250GPM），最大罐體容量3898L（1030gal），應急備用增程器（僅為車輛發電），2002 FoamPro泡沫系統等。

（四）馬基路斯

馬基路斯在新能源動力方案上選擇了純電和壓縮天然氣（CNG）兩種方式，其中純電動力主要應用于微型消防車，CNG用于小型水罐車。CNG車型（LF10iDL）選用了依維柯ML160E21CNG底盤，整車總重約16t，發動機最大馬力205HP （150kW），天然氣儲量420L，水罐容量1600L，續航里程最大300km，最長可支持水泵工作4h。純電動力的兩款微型消防車則搭載了磷酸鐵鋰電池（13.8kW·h/20kW·h），續航里程在110km～120km，其中HLF車型還搭載了集成式水泵，水泵流量40L/min，水系壓力40bar，滿電狀態下水泵最長可工作4h[7]。馬基路斯純電動車型主要參數如表2所示。

二、方案特點

（一）動力選擇

目前，各廠商對動力方案的選擇不盡相同，包括純電、混動（增程式、并聯式）、天然氣等，每種動力方案都各有千秋。在混動方案中，增程式混動方案是通過內燃機給電機發電，讓電機驅動車輛行駛。優點是車輛保持了電機的大扭矩輸出特性，同時兼顧了車輛續航，另外發動機連接了分動箱，外接設備如水泵等直接通過分動箱連接，水泵工作可以通過發動機直接輸出動力，也可通過電池進行動力輸出；
而并聯式混動方案則采用內燃機和電機共同驅動車輛，車輛動力可通過電機輸出或發動機直接輸出，但外接設備的工作方式只能依靠傳統內燃機提供動力，與現有車輛的取力方式一致。純電和天然氣動力方案則是單獨依靠電機或內燃機進行驅動，僅能源由傳統的柴油變為電池或天然氣等。

（二）應用車型

從應用車型上看，廠商基本都選擇了常規水罐車作為切入口，豪士科和馬基路斯額外在機場消防車和微型消防車上搭載了混合動力和純電動力方案。罐類車輛相比其他類型消防車，在總體技術實現性及成本上有一定優勢，同時車輛的應用場景也較為常見，利于廠商將車輛推向市場。在實際應用中，通過控制車輛總重、外接設備功率等，可以進一步增加車輛續航能力，在一定程度上提升產品實用性。

（三）應用場景

目前，車輛的主要應用場景為城市和機場，其主要特點體現在城市的基礎設施較完善，可以為車輛提供較便利的補能方式；
車輛主要應用于區域消防隊，通勤范圍有限，續航能力可以得到一定保障。而機場消防車輛對車輛的加速性能有較高要求，電機驅動相比傳統車輛的驅動方式具有動力響應快、功率/扭矩大的特點，在車輛加速方面具有較大優勢；
在補能方面，可以根據機場的封閉場地性質，布置快速充電站，或提供應急補能方案等。

三、結語

通過對上述方案的分析可以看出，當前各大國際廠商雖都已開始進行新能源車型的研發和交付，但總體看來，動力方案目前仍無法離開傳統內燃機的支持，即便是E-one推出的純電Vector，在車輛配置中仍提供了應急的增程器，而這主要受制于消防車的特殊屬性。消防車輛的主要功能為解決突發事件、提供應急保障，如只采用純電動力，以目前的電池容量和補能方案來看，無法支持車輛進行長時間的應急救援工作，將為救援工作埋下隱患。而想要增加車輛續航，則需要提高電池容量和密度，但這又將大大提高整車的重量和能耗。因此，當前廠商主要采用混動或增程式方案，在一定程度上解決了續航焦慮問題。此外，在應用場景上，各廠商都充分考慮了電池續航、補能方式等對車輛使用的限制，在車型應用上也結合了車輛的用途及救援要求等對車輛進行了相應優化（控制尺寸、車重、外接設備功率等），最大程度上保證車輛的使用效率。

當前，新能源在消防車輛上的應用仍是一片藍海，但相信隨著新能源技術的不斷發展，電池技術、驅動技術、補能方式以及電池管理系統等的不斷完善和提高，新能源動力車型的應用將會越來越廣。

參考文獻：

[1]Michael Friedmann. 2，500 story points–from the CFT to the RT[EB/OL].（2020-04-09）[2022-01-17].https：//www.rosenbauer.com/blog/en/2500-story-points-from-the-cft-to-the-rt/.

[2]Gustavo Henrique Ruffo. Rosenbauer RT Shows How an Electric Fire Truck Can Go Electric[EB/OL].（2021-07-02）[2022-01-17].https：//www.autoevolution.com/news/rosenbauer-rt-shows-how-an-electric-fire-truck-can-go-electric-164516.html.

[3]Mark Kane. First Electric Fire Trucks Are On Their Way To Fire Departments[EB/OL].（2020-09-26）[2022-01-17].https：//insideevs.com/news/445918/first-electric-fire-trucks-on-their-way/

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[7]Chris. Magirus Presents New Electric and Natural-Gas-Powered Fire Engines in the iDL Series[EB/OL].（2019-10-28）[2022-01-17].https：//www.fireapparatusmagazine.com/fire-apparatus/magirus-presents-new-electric-and-natural-gas-powered-fire-engines-in-the-idl-series/

[8]Magirus Group. Technical Datasheet Magirus HLF iDL - Electric （English）[DB/OL].（2019-09）[2022-01-17].https：//www.magirusgroup.com/de/fileadmin/resources/download/datasheets/Datasheet_HLF_iDL_EN_2019-09.pdf.

[9]Magirus Group. Technical Datasheet Magirus KLF iDL - Electric （English）[DB/OL].（2019-05）[2022-01-17]. https：//www.magirusgroup.com/de/fileadmin/resources/download/datasheets/Datasheet_KLF_iDL_EN_2019-05.pdf.