基于碳化硅的解決方案實(shí)現(xiàn)公交車的電氣化

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

雖然它們看起來(lái)可能不像最新的特斯拉那樣時(shí)尚，但電動(dòng)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(jìn)，預(yù)計(jì)到 2025 年，全球電動(dòng)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(dòng)。

如果你原諒雙關(guān)語(yǔ)，中國(guó)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(fèi)者的汽車一樣，如果公共交通組織和乘客要對(duì)電動(dòng)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(dòng)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(guó)，轉(zhuǎn)向不同的推進(jìn)系統(tǒng)是由于擔(dān)心柴油動(dòng)力公交車會(huì)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(dòng)公交車，旨在通過(guò)從氫氣產(chǎn)生車載電力為電池充電來(lái)提高性能。使用彈簧加載無(wú)軌電車桿從雙架空電線獲取電力的無(wú)軌電車仍在一些城市使用，例如加拿大溫哥華。

混合動(dòng)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(dòng)機(jī)，在公共汽車行駛一定距離后啟動(dòng)。到2019年底，多倫多的目標(biāo)是建立一個(gè)由三種不同的環(huán)保技術(shù)組成的公交車隊(duì)，其中包括清潔柴油，混合動(dòng)力和電池電動(dòng)，同時(shí)繼續(xù)試驗(yàn)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(guó)是推動(dòng)采用電動(dòng)公交車的引擎，政府和交通機(jī)構(gòu)的清潔交通目標(biāo)推動(dòng)了中國(guó)。其2019年報(bào)告發(fā)現(xiàn)，中國(guó)約占全球電動(dòng)公交車隊(duì)的98%，到1年將達(dá)到2023萬(wàn)輛大關(guān)。該公司還預(yù)測(cè)，到40年，包括電動(dòng)公交車在內(nèi)的約000萬(wàn)輛重型電動(dòng)汽車將在歐洲和美國(guó)上路。與此同時(shí)，電動(dòng)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(guó)和美國(guó)將擁有約108，000個(gè)充電點(diǎn)。

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(dòng)公交車的采用情況極不平衡，盡管長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)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(dòng)公交車項(xiàng)目的規(guī)模，并從可行的項(xiàng)目開(kāi)始，例如結(jié)構(gòu)化但靈活的試點(diǎn)計(jì)劃。但他們也需要從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，并為基礎(chǔ)設(shè)施和采購(gòu)制定計(jì)劃。

為了使電動(dòng)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(dòng)巴士必須為長(zhǎng)途運(yùn)輸做好準(zhǔn)備

電動(dòng)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(dú)特的特性。

像任何其他電動(dòng)汽車一樣，公共汽車必須克服里程焦慮，因?yàn)樗鼈儽仨毮軌蛟诓恍枰潆姷那闆r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(wú)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(gè)因素，但任何運(yùn)營(yíng)商都希望電動(dòng)公交車在典型駕駛員輪班的長(zhǎng)度內(nèi)運(yùn)行，而無(wú)需充電，直到它回到車庫(kù)。然而，農(nóng)村和長(zhǎng)途公共汽車面臨著與家庭公路旅行相同的擔(dān)憂 - 從一個(gè)主要中心到另一個(gè)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(gè)受影響方的期望時(shí)，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(yùn)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(duì)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(dòng)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(jì)堅(jiān)固、互聯(lián)、靈活，并且足夠堅(jiān)固，適用于骯臟和潮濕的環(huán)境，并為來(lái)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(lái)支持電動(dòng)公共交通。我們沒(méi)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(jī)構(gòu)也長(zhǎng)期參與其中，因?yàn)檫@些重大的資本投資與任何其他基礎(chǔ)設(shè)施一樣，預(yù)計(jì)將持續(xù)數(shù)十年。他們不想將時(shí)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(dòng)公交車或任何電動(dòng)汽車的快速充電基礎(chǔ)設(shè)施都必須面向未來(lái)，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(wú)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(kāi)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(dòng)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(qiáng)大，快速充電器可以在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)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(dòng)汽車車隊(duì)的增長(zhǎng)，電網(wǎng)的容量和靈活性需求也在增長(zhǎng)。許多新的 OBC 設(shè)計(jì)都結(jié)合了雙向潮流，允許車隊(duì)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(duì)于城市環(huán)境中的電動(dòng)公交車或其他商用車來(lái)說(shuō)，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(jì)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。基于 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(duì)的市政當(dāng)局和運(yùn)輸當(dāng)局。

中國(guó)在公交車電氣化方面的領(lǐng)先地位對(duì)Shinry Technologies等公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)會(huì)，Shinry Technologies是該國(guó)領(lǐng)先的電動(dòng)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(lái)實(shí)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(jì)相比，SiC MOSFET 可實(shí)現(xiàn)超過(guò) 3× 的功率密度。

此外，中國(guó)大型商用車工業(yè)制造商鄭州宇通集團(tuán)有限公司（一家專門(mén)生產(chǎn)電動(dòng)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(dòng)客車的新型、行業(yè)領(lǐng)先的高效動(dòng)力總成系統(tǒng)。推出后，宇通集團(tuán)將在中國(guó)交付其首款在其動(dòng)力總成中使用碳化硅的電動(dòng)客車，這代表了向市場(chǎng)提供更高效的電動(dòng)客車的重大進(jìn)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(lái)的，以支持未來(lái)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(dòng)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(shí)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(dòng)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