MHDV 电气化创造附带利益

目前正在开展多项工作来开发电气元件，以支持设计具有商业可行性的中型和重型电动汽车 (MHDV)。归类为MHDV的车辆范围从步入式送货车到公交车和长途卡车。为 MHDV 开发的电力电子和储能技术将有利于其他应用领域，例如智能电网、微电网、可再生能源、电网规模储能、工业系统，甚至轻型车辆 (LDV)，例如乘用车。让我们回顾一下 MHDV 的电源选项。

电池、电机的性能目标要激进

MHDV 电气化处于早期阶段，MHDV 的技术性能目标正在制定中。预计它们将比当前为乘用车设定的目标更为激进（表 1）。此外，MHDV 目标将扩大，以考虑到车队所有者对 MHDV 的不同期望，包括在恶劣条件下长时间运行时（例如在路上行驶超过 100 万英里）提高的可靠性和更强的耐用性。

表 1：为轻型汽车电气化设定的技术目标（来源：USDrive）

LDV 的电池电压已经在上升，从今天的 350V 和 700V 到某些情况下高达 900V 的供电总线。对于 MHDV，预计电压会更高，最高可达 1,200V。更高电压的电源总线对于减小汇流条、电感器和电机等组件的尺寸、重量和成本非常重要。

需要更高的电压来支持 LDV 新兴的极端快速充电 (XFC)，而 MHDV 的更高电压将支持快速（或闪充）充电技术。与当前用于 LDV 的 XFC 技术 (350kW) 相比，快速充电电池需要的功率要大得多，远大于 1 兆瓦。这带来了新的挑战，并且需要比目前为 LDV 考虑的功率更高的充电器、连接器和基础设施。此外，热管理在高充电率下将变得更加重要和复杂。

今天的 600V 和 1,200V 额定碳化硅 (SiC) 功率半导体不适用于 1,200V 电源总线。更高的总线电压将需要开发刚刚上市的 1,700V SiC MOSFET。对于设想直接连接到 1,200V 主电源的 1MW 应用，可能需要开发额定电压甚至高于 1,700V 的设备。更高电压的功率半导体将受益于先进的工业流程和智能电网、微电网、电网规模的储能和可再生能源系统。

广泛的 MHDV 部署还需要能够以更低的成本提供更高功率密度的电机。预计今天的重稀土 (HRE) 永磁电机 (PM) 无法同时满足性能和成本要求。如上所述，即使满足 USDrive 的 LDV 目标，使用 HRE PM 也可能无法实现。正在研究开发不使用 HRE PM 技术的电机，甚至可以消除永磁体，同时能够在恶劣和苛刻的环境中运行。改进的性能和更低的成本电机将直接有利于众多工业应用，以及 MHDV 和 LDV。

基于当今技术的电池组的重量、成本和循环寿命不适合在 MHDV 中广泛部署。新兴的固态电池是一种可能的解决方案。先进的锂电池，如镍锰钴氧化物 (NMC) 锂离子电池，可能能够行驶 100 万英里和 20 年，并可能提供另一种选择。电池性能的显着改进对于采用 MHDV 是必要的，并将直接有利于其他应用，例如微电网和电网规模的能量存储。

结论

开发各种技术以实现 MHDV 的商业开发是一项重大任务。这项努力的成功程度将为其他应用领域带来附带利益，例如智能电网、微电网、可再生能源、电网规模储能、工业系统，甚至是 LDV。

审核编辑黄昊宇