基于碳化硅的解決方案實現(xiàn)公交車的電氣化

如果轉(zhuǎn)向電動汽車（EV）的目標(biāo)是減少對環(huán)境的危害，那么讓人們擺脫個人汽車和電氣化公共交通也應(yīng)該是一個首要目的地。

雖然它們看起來可能不像最新的特斯拉那樣時尚，但電動公交車也在發(fā)展，盡管類似的里程焦慮和他們自己的基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)。研究表明，我們正朝著正確的方向前進，預(yù)計到 2025 年，全球電動公交車的采用量將增加兩倍;這意味著在五年內(nèi)，世界上不到一半的公共汽車將由電力驅(qū)動。

如果你原諒雙關(guān)語，中國正在帶頭，但許多其他司法管轄區(qū)也在加入。但就像普通消費者的汽車一樣，如果公共交通組織和乘客要對電動公交車有足夠的信心，那么廣泛使用的快速充電基礎(chǔ)設(shè)施是必不可少的。

電動公交車采用的不平衡格局

世界各地的許多公共交通組織都致力于戒掉化石燃料。

在美國，轉(zhuǎn)向不同的推進系統(tǒng)是由于擔(dān)心柴油動力公交車會導(dǎo)致空氣質(zhì)量差，盡管更便宜的天然氣是電氣化道路上的減速帶。另一種選擇是使用氫燃料電池的電動公交車，旨在通過從氫氣產(chǎn)生車載電力為電池充電來提高性能。使用彈簧加載無軌電車桿從雙架空電線獲取電力的無軌電車仍在一些城市使用，例如加拿大溫哥華。

混合動力巴士的使用也在增加。這些車輛不是完全由電池供電，還包含汽油或柴油發(fā)動機，在公共汽車行駛一定距離后啟動。到2019年底，多倫多的目標(biāo)是建立一個由三種不同的環(huán)保技術(shù)組成的公交車隊，其中包括清潔柴油，混合動力和電池電動，同時繼續(xù)試驗各種采用綠色技術(shù)的公交車模型。

研究公司Wood Mackenzie認(rèn)為，中國是推動采用電動公交車的引擎，政府和交通機構(gòu)的清潔交通目標(biāo)推動了中國。其2019年報告發(fā)現(xiàn)，中國約占全球電動公交車隊的98%，到1年將達(dá)到2023萬輛大關(guān)。該公司還預(yù)測，到40年，包括電動公交車在內(nèi)的約000萬輛重型電動汽車將在歐洲和美國上路。與此同時，電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛推出將意味著到2025年，歐洲、中國和美國將擁有約108，000個充電點。

根據(jù)世界資源研究所羅斯可持續(xù)城市中心的數(shù)據(jù)，總體而言，迄今為止電動公交車的采用情況極不平衡，盡管長期運營成本降低和空氣污染減少。它的建議之一是，公職人員首先考慮其電動公交車項目的規(guī)模，并從可行的項目開始，例如結(jié)構(gòu)化但靈活的試點計劃。但他們也需要從長遠(yuǎn)考慮，并為基礎(chǔ)設(shè)施和采購制定計劃。

為了使電動公交車在全球范圍內(nèi)得到更廣泛、一致的采用，快速充電基礎(chǔ)設(shè)施和車載充電功能必須易于部署且具有成本效益。

電動巴士必須為長途運輸做好準(zhǔn)備

電動公交車與汽車和卡車具有類似的挑戰(zhàn)和要求，但它們也有一些自己獨特的特性。

像任何其他電動汽車一樣，公共汽車必須克服里程焦慮，因為它們必須能夠在不需要充電的情況下行駛最短的距離。他們還必須能夠找到距離合理的充電站并能夠快速充電。無論是否電氣化，公共交通必須始終方便。在城市環(huán)境中，里程焦慮不是一個因素，但任何運營商都希望電動公交車在典型駕駛員輪班的長度內(nèi)運行，而無需充電，直到它回到車庫。然而，農(nóng)村和長途公共汽車面臨著與家庭公路旅行相同的擔(dān)憂 - 從一個主要中心到另一個主要中心旅行而不必?fù)?dān)心電量耗盡。

但即使在電氣友好的司法管轄區(qū)，建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施以及確保公交車擁有正確的車載技術(shù)仍然存在挑戰(zhàn)。在滿足幾個受影響方的期望時，反映傳統(tǒng)燃?xì)馊剂宪囕v的便利性和可靠性是表賭注，其中包括通常運行公共交通系統(tǒng)和當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)的市政當(dāng)局。他們必須權(quán)衡充電基礎(chǔ)設(shè)施對電網(wǎng)的影響，電網(wǎng)往往是老化設(shè)備和新系統(tǒng)的混合體。

任何支持電動公交車的基礎(chǔ)設(shè)施都必須是快速充電的。市政當(dāng)局希望設(shè)計堅固、互聯(lián)、靈活，并且足夠堅固，適用于骯臟和潮濕的環(huán)境，并為來自世界各地的任何天氣條件做好準(zhǔn)備。此外，這些市政當(dāng)局將希望利用為汽車建立的快速充電基礎(chǔ)設(shè)施來支持電動公共交通。我們沒有不同的公共汽車和汽車加油站，是嗎？

市政當(dāng)局和公共交通機構(gòu)也長期參與其中，因為這些重大的資本投資與任何其他基礎(chǔ)設(shè)施一樣，預(yù)計將持續(xù)數(shù)十年。他們不想將時間、精力和金錢投入到幾年后必須更換的基礎(chǔ)設(shè)施上。任何用于電動公交車或任何電動汽車的快速充電基礎(chǔ)設(shè)施都必須面向未來，以適應(yīng)雙向能力和電子商務(wù)能力——隨著公交車本身的不斷發(fā)展，充電技術(shù)也必須如此。

任何快速充電基礎(chǔ)設(shè)施，無論是部署在城市還是農(nóng)村環(huán)境，都必須輔以車輛本身的充電能力。隨著所有車輛都配備了更輕、高功率密度的電池，可以增加續(xù)航里程，人們開始轉(zhuǎn)向具有額外智能的雙向車載充電器 （OBC），可以解決電動公交車及其行駛的電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)。

OBC 不如快速充電器強大，快速充電器可以在不到一個小時的時間內(nèi)為乘用車充電。傳統(tǒng)上，大多數(shù) OBC 是單向的，這意味著電力僅從充電器流入電池。然而，隨著全球電動汽車車隊的增長，電網(wǎng)的容量和靈活性需求也在增長。許多新的 OBC 設(shè)計都結(jié)合了雙向潮流，允許車隊用于平衡電網(wǎng)上的負(fù)載。這與可再生能源發(fā)電一起，可以成為建設(shè)高效的全球電氣化能源基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵因素;全人類和我們的星球都需要的東西。

對于城市環(huán)境中的電動公交車或其他商用車來說，這不應(yīng)該是必要的——快速充電基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該足以加速公交車的電氣化。

就像汽車和其他私人車輛一樣，基于碳化硅（SiC）的解決方案是滿足所有利益相關(guān)者設(shè)計需求的最佳選擇，以創(chuàng)建快速充電基礎(chǔ)設(shè)施，加速公交車的電氣化?；?SiC 的解決方案可滿足各種各樣的客戶和需求，包括希望發(fā)展到完全電氣化車隊的市政當(dāng)局和運輸當(dāng)局。

中國在公交車電氣化方面的領(lǐng)先地位對Shinry Technologies等公司來說是一個機會，Shinry Technologies是該國領(lǐng)先的電動汽車功率轉(zhuǎn)換器公司。Shinry的所有電源系統(tǒng)都需要能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率轉(zhuǎn)換效率的器件，因此他們使用Wolfspeed SiC MOSFET來實現(xiàn)96%的DC-DC功率轉(zhuǎn)換效率。與基于傳統(tǒng)硅技術(shù)的設(shè)計相比，SiC MOSFET 可實現(xiàn)超過 3× 的功率密度。

此外，中國大型商用車工業(yè)制造商鄭州宇通集團有限公司（一家專門生產(chǎn)電動客車）正在Starpower功率模塊中使用Wolfspeed的1200V碳化硅器件，用于其用于電動客車的新型、行業(yè)領(lǐng)先的高效動力總成系統(tǒng)。推出后，宇通集團將在中國交付其首款在其動力總成中使用碳化硅的電動客車，這代表了向市場提供更高效的電動客車的重大進步。

結(jié)論

基于碳化硅的解決方案不僅在今天已經(jīng)準(zhǔn)備好支持公交車的電氣化，而且是面向未來的，以支持未來的快速充電基礎(chǔ)設(shè)施。以最小的外形尺寸和最低的成本快速提供最大功率的技術(shù)不僅使電動公交車可行，而且是首選。此外，基于SiC的解決方案支持雙向性，從而實現(xiàn)不可避免的智能電網(wǎng)應(yīng)用和電子商務(wù)功能。

基于SiC的解決方案為更多乘坐公交車（電動公交車）的人提供了靈活性和適應(yīng)性，而不必?fù)?dān)心在到達(dá)目的地之前電量耗盡。

審核編輯：郭婷