本文为新能源情报分析网驻英国记者马大哈原创撰写，旨在通过对奔驰“黑金刚”电动客车搭载的轮边驱动电机技术，集成三元锂动力电池电池系统，比对中国与外国研发电动客车思路的差异和不同。
1、姗姗来迟的奔驰“黑金刚”：
在之前的系列稿件中，笔者对欧洲的公交电动化进行介绍，比亚迪、宇通等中国品牌在其中扮演重要角色。在时任伦敦市长、现任英国首相鲍里斯·约翰逊的积极推动下，伦敦成为欧洲电动客车最多的城市。
作为英国最大的巴士制造商，亚历山大·丹尼士（ADL）通过与中国企业比亚迪形成合作伙伴关系，抢占了市场先机，此举亦是英国公交电动化得以迅速实施的重要条件。而欧洲其他几个国家主要采购的奔驰、斯堪尼亚、索拉瑞斯、VDL等巴士制造商，或仍沉浸在柴油巴士的美梦里，或更倾向于搭载超级电容等小容量储电设备的双源无轨电车，电池型电动客车的技术发展并不乐观。
无轨电车在欧洲接受度较高
在欧洲，无轨电车的成熟技术得到了普遍应用。相比电池型纯电动客车，无轨电车整车重量小、线网辐射范围内无里程焦虑、温度敏感度不高（一定范围内）。因此在无轨电车线网较为发达的地区，电池型电动客车推广举步维艰。但其也存在机动灵活性差、线网保养维护价格昂贵的问题，因此使用柴油巴士为主的地区，几乎不会考虑无轨电车。为应对气候变化，欧洲国家出台电动客车激励政策，电池型电动客车得以大面积推广。
得益于对无轨电车技术的熟悉程度，索拉瑞斯、VDL等制造商对于电池型电动客车的研发难度更低。由于此前梅赛德斯-奔驰商用车推出的城市客车以燃油和燃气为主，因此奔驰eCITARO经历了漫长的研发与测试过程，在今年年初完成首次批量交付。
2、奔驰“黑金刚”电动客车“3电”技术解析：
得益于轮边驱动电机（及轮边驱动桥）的应用，奔驰eCitaro实现了全通道低地板的客舱布局。因此该车“3电”系统主要分布于车厢顶部和尾仓。
上图为奔驰eCitaro车型顶部系统布置特写
黄色箭头：可选装式集电弓
红色电池：动力电池
蓝色箭头：空调（含热泵）系统
绿色箭头：动力电池冷却机组
基于以上信息，笔者将对三个关键问题进行解读。
动力电机和驱动桥
梅赛德斯-奔驰 eCitaro系列车型，装配1套来自采埃孚集团（ZF） 提供的AVE130型轮边驱动桥。这款双轮边电机驱动桥在欧洲电动客车市场得到广泛应用（部分国产品牌电动客车也有使用），搭载两组最大输出功率125千瓦三相异步感应驱动电动机。
相比国产品牌普遍使用的单电机直驱（驱动桥+驱动电机+单机减速器+传动轴）的驱动形式，奔驰eCitaro所搭载的轮边驱动桥在轻量化、传动效率、机械结构集成度上具有显著优势。由于成本和研发难度等因素，国内鲜有客车厂商使用ZF轮边电驱动桥，更少有自行研发相关轮边驱动结构的客车厂商。
电控及其集成度
上图为奔驰eCitaro电动客车后部动力舱电驱动各分系统技术细节特写
黄色箭头：电池模组设定水冷管路
红色箭头：空气压缩机
蓝色箭头：DC-DC控制模块
白色箭头：PDU高压配电盒
黑色箭头：电驱动系统和动力电池冷却管路补液壶
奔驰eCitaro的后部动力舱高压线缆缠绕较少、配置了动力电池液态热管理系统，很大程度上降低了后舱发生火灾的风险。同时，安装在后置动力电池电池模组外部金属保护框，也能在碰撞时起到某些特定的程度的保护作用。然而，这款奔驰电动客车没有采用行业领先水准的“多合1”类控制总成技术，导致后舱不够清晰、整洁，也给后期维修难度带来了某些特定的程度的增加。
笔者在前文中提到，梅赛德斯奔驰早期对电动客车甚至电动汽车研发并不积极，导致其电动客车产品线更新较慢，eCitaro暂未有量产版本实现过更新迭代。作为奔驰电动客车的“处女作”，笔者认为该款车型的电控系统（硬件）虽不能与行业内2019年推出的电动客车产品拥有相当的集成度，但作为奔驰亮相的首款电动客车，这已经是超凡脱俗的表现。
充电方式与电池
奔驰eCitaro车型电池位于顶部和尾部，标配电池容量292kWh，最高可达330kWh。标准配置版本可实现150公里以上的典型公交工况续驶里程。那么问题来了:
奔驰是如何实现在狭小的空间内搭载300kWh左右能量的电池的？
由于车内低地板结构，大部分座椅下方无法安装电池，因此电池仅安装在车顶和后舱的小部分空间内。在此情况下，电池的能量密度显得至关重要。更高的能量密度，意味着根据2019年最新的中国新能源客车补贴标准，系统能量密度超过135Wh/kg，即可按正常标准的1.1倍申领补贴。这在某种程度上预示着，电池系统能量密度超过135Wh/kg的电动客车，属于技术较为先进的产品。达到甚至高于135Wh/kg的能量密度，作为磷酸铁锂（LFP）电池来讲，几乎是目前电池技术的极限。国内电池龙头企业比亚迪，到2020年其LFP电池产品才能实现180Wh/kg的能量密度。
奔驰eCitaro电动客车搭载的动力电池总成，来自德国公司Akasol。其提供给梅赛德斯奔驰的镍钴锰酸锂(NCM)三元材料电池，系统能量密度高达221Wh/kg。出于对公众安全负责任的考虑，梅赛德斯-奔驰电动客车标配了由Akasol公司提供的动力电池液态热管理系统。该系统与大范围的应用于比亚迪全系新能源车、开沃电动客车的电池水冷系统原理大体相同，是由乙二醇和水的混合物作为水冷系统的主要导热介质。大型的冷却机组顶置于车辆后方，其占用的空间与顶置电池组不相上下。可见梅赛德斯-奔驰电动客车对于公众安全的重视。
3、电动客车研发中外思路差异：
长久以来，三元电池的安全性一直饱受争议，追求超高能量密度的特斯拉、蔚来等品牌车型，因三元电池热失控，曾在几日内连续发生“三连烧”甚至“多连烧”的火灾或爆炸事故。由于公共汽车属于人员密集的交通工具，且在紧急情况下的疏散难度较高（动力电池热失控事故通常在几秒钟内即可爆发）。国内的制造商对于纯电动公交车的电池材料上达成了基本的共识：除了个别品牌使用钛酸锂电池用于快充，其余所有慢充式电动客车，全部使用正极材料为磷酸铁锂的LFP电池。中国工信部对于新能源客车的补贴奖励标准的相关能量密度要求，也是默认使用LFP电池。
放眼海外市场，无论是以奔驰、索拉瑞斯等为代表的欧洲品牌，还是以新福莱尔为代表的北美品牌，电池的材料都是以NCM等三元材料为主。得益于三元电池较高的能量密度，欧美的电动客车制造商实现了搭载250-600kWh甚至更高电量的情况下，乘客空间没有受到较大影响，甚至优于柴油客车的空间布局。
然而，也有海外主流客车制造商将自己划入磷酸铁锂电池拥护者的阵营。这包括英国历史最悠久，规模最大的客车制造商亚历山大·丹尼士（ADL）、澳大利亚最大客车生产商傲群（Volgren）、市场遍布亚太地区多个国家的马来西亚制造商GML等等。这些优秀的客车制造商以CKD模式（底盘+车身组装）与更有经验的中国主流制造商合作生产电动客车，自然也是沿用中国制造上更为保守的研发思路。随着近几年客车使用的磷酸铁锂电池能量密度不断的提高、电池（包）制造商对电池包体积的优化，使用磷酸铁锂电池的电动客车也不像往日那般“臃肿”（被电池挤占大量乘客空间），完全能够满足 以伦敦为代表的国际大都市公共交通的运营需求。
投放于英国的ADL-比亚迪电动客车，是使用磷酸铁锂电池的制造商中唯一搭载电池液态热管理系统的品牌。即将在墨尔本投入使用的Volgen-比亚迪电动客车，同样使用磷酸铁锂电池。
事实上，参考国内外电动乘用车发展初期，欧美品牌的产品思路也是相对激进的。最具代表性的特斯拉电动汽车，由于其追求理想化的能量密度参数，使用几千至一万多节松下18650三元电池串联，并宣称“可以承受最高600V电压，在-70℃~150℃之间都可以正常工作”。事实上，国内外已经出现数十起电池过充导致电池热失控的事故，冷却系统无法高效工作带来了火灾、爆炸致人死亡的事故。而早期背着臃肿的磷酸铁锂电池包的比亚迪E6等车型，未经撞击情况下的火灾和爆炸事故数量为0。
与特斯拉不同的是，梅赛德斯-奔驰等欧美品牌电动客车，虽然采用三元材料电池，却没有出现火灾、爆炸等严重事故。笔者认为，欧美品牌全部标配高效率的电池液态热管理系统，是其能够避免高能量密度电池由于过充、散热不良等种种情况出现热失控的根本原因之一。公共汽车作为人流密集的公共场所，如果出现火灾、爆炸等事故，后果将是不可设想的。
然而，采用三元锂电池的奔驰及欧美品牌电动客车，为了最基本的安全性能，配置更强效的热管理系统。无形中，用于稳定动力电池温度的液态热管理系统，将耗费更多的装载电量用于非驱动使用，对续航里程的影响也是明显的。当然，安全和性能的平衡，能够最终靠技术进行弥补，这也是欧美电动客车售价居高不下的主要的因素之一。
笔者有话说：
梅赛德斯-奔驰eCitaro作为奔驰首款量产的电动客车，搭载了异步感应轮边驱动桥、带有液态热管理系统的NCM三元电池总成、简洁的电控机舱布局和通透的车厢低地板结构。作为欧洲电动客车的标准配置，众多欧洲车企与梅赛德斯-奔驰一道，本着对客户、乘客负责任的态度，不惜成本地关注电动客车的安全、效率和可靠性。略为激进地使用三元电池以提高整车效率对安全的影响，远比不负责任地减配液冷来减少相关成本要小。因为，高效的液冷技术使得原本“活跃”的三元锂电池温度处于更舒适的区间，以保证安全。
无论是欧美车企主要使用的三元材料电池，还是国内主流厂商产品搭载的磷酸铁锂电池，正极主要成分都具有活跃的化学性质，尤其是不可控的热稳定性。电动客车安全问题不容忽视，液冷本就是刚需，应在行业内达成共识。部分国内商用车厂商，为压低价格而不标配电池液冷，是对客户及乘客生命安全极其不负责任的体现。在搞花哨的外观、豪华的内饰的同时，客车制造商也应担负起保护中国每年上千亿人次乘坐公共汽车的生命安全的责任。
文/新能源情报分析网驻英国记者马大哈
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