电动重型车辆的挑战是什么？

经济和气候担忧正在推动汽车行业的电气化。通常，车辆电气化姿势姿势诸如高价格，低驾驶范围，以及一个充电器的荒谬。在本文中，我们将专注于与电动中型和重型车辆（MHDV）有关的技术挑战和趋势。

高电流SIC提高效率和功率密度

EV将大约60％的电池中的电能转换为车轮的电源。通过这种低效率，系统的冷却要求可能需要苛刻，特别是在处理大功率系统（如电力重型车辆）时。

Ecascadia是一家公司制造电动大型钻机，目前正在南加州的试验试验。使用的图像礼貌纽约时报

为了解决热管理问题，MHDV制造商无法应用于传统的基于IGBT的解决方案，并且需要使用更高效的半导体开关，例如传动系统中的碳化硅（SIC）器件。

典型的SiC器件可以在约200℃的高温下操作，峰值温度超过600°C。这以及较低的功率损耗，使基于SIC的解决方案的热管理更容易，并使散热器更小，并使散热器更小。

SiC器件可以增加系统功率密度的另一个原因是这些设备可以以更高的开关频率操作。这减少了无源元件的尺寸，例如电容器和电感器。

下图比较丰田的基于SIC的功率控制单元只有唯一的设计。

具有硅功率半导体（左）的PCU和带SIC功率半导体（右）的PCU。图片礼貌丰田

在这种情况下，SIC技术将功率控制单元的尺寸减小约80％。从效率的角度来看，SIC技术可以提高某些块的性能（如逆变器）与基于IGBT的设计相比约77％。

SIC似乎是未来EVS中的主导电力开关技术之一。但是，需要为电动MHDV应用开发高电流SIC器件。目前，SiC开关可在相对低的电流下提供，而MHDV电气化需要在175°C的连接温度下额定电气。

PM的基于PM的基于非PM的电机

用于EV应用的电动机应实惠，以零速度，高效率和高功率密度提供高扭矩。

牵引电机选择大量取决于应用要求。例如，感应电动机可能适用于可靠性和可负担性的应用是关键因素，而永磁体（PM）同步电动机可能是用于采矿卡车应用的有用适用于通常需要巨大的电力浪涌。

虽然应用的要求确定电机类型，但是可以观察到的一些趋势：MHDV应用的电动机是基于PM的或非PM的。PM的电机通常提供最高效率和功率密度，但它们昂贵，并且由于磁体的脆性导致的可靠性问题 - 特别是在MHDV应用的恶劣环境中。

非PM的电机不能提供基于PM的电机的效率和功率密度，但它们可以比基于PM的解决方案更实惠可靠。下表将基于PM的电机与其他常用技术进行比较，包括直流电动机，感应电机（IMS）和开关磁阻电动机（SRMS）。

电力推进系统的评价。图像（适应）礼貌mounir zeraoulia等。AL.

由于其效率和功率密度，目前许多电动MHDV目前正在使用基于PM的电动机。然而，考虑到PM材料的可用性问题，研究人员正在尝试开发基于非PM的电机，可以以更实惠的价格提供基于PM的电机的效率和功率密度。

电池成本的挑战

电动卡车的主要挑战是隐藏所需锂离子电池的成本。电池组目前估计为每小时约200美元。即使每千瓦时100美元，电池组500千瓦时仍将耗资50,000美元。这约为传统卡车的成本约为30％！

值得一提的是，虽然研究人员试图通过创新技术逐步降低电池成本，但某些关键元素（如钴，镍和锂）的可用性问题可能是未来的问题，并影响电池价格。

这就是研究人员正在寻找的原因无钴锂离子电池这以更实惠的价格提供高性能。