作者：Daniel Boustani
消费类电动汽车 (EV) 在过去十年中取得了巨大的市场渗透率。据路透社报道，2023 年第三季度美国市场 EV 销量创下有史以来最高纪录，市场份额为 7.9%，同比增长近 50%。然而，其他交通行业采用电气化的速度较慢。本文确定了多个可能即将看到电动汽车技术增长的非消费行业，以及推迟商业车队电气化的电动汽车车队充电基础设施挑战。
当前和未来的运输趋势
公共汽车和卡车是交通电气化的下一个障碍。幸运的是，电池管理系统、汽车继电器、汽车连接器等电动汽车技术的蓬勃发展正在加速电动汽车在这些交通领域的应用：
电池电动公交车 (BEB)
与架空线供电的电动公交车不同，电池电动公交车 (BEB) 在城市环境中越来越受欢迎。与燃烧石油的公共汽车或无轨电车相比，BEB 的运营成本更低、排放更少且易于维护，因此在公共交通网络中得到了应用。
但是，它们的使用需要充电基础设施，因此在基础设施政策激励较少的地区采用速度可能会较慢。由于大规模的政府激励措施和中国电动汽车制造商比亚迪的努力，全球一些城市，如深圳，全部市政公交车已得到更换。
功率半导体技术的进步，如碳化硅 MOSFET，使电池组件更便宜、更高效。随着电池技术的不断改进，BEB 公交车的续航里程也将增加，这些车辆的成本将降低，从而得到更广泛的采用。
移动充电巴士 (IMC)
电动公交车和无轨电车的混合解决方案是移动充电 (IMC) 公交车。这种新兴的电动公交车技术主要出现在中欧。在以前安装了无轨电车线路的城市中，IMC 公交车可以随时充电并根据需要偏离无轨电车线路。
IMC 公交车的整体行驶里程更长，整备质量更低，并利用先进的电池管理系统与直接电源配合使用。随着道路感应充电技术的发展以及消费类汽车基础设施的支撑，IMC 也将迎来市场扩张。要了解有关电池管理系统及其如何实现高效能源使用的更多信息，请阅读 Arrow 电池管理系统指南。
中低端重型卡车
重型卡车正逐步过渡到电力驱动，尤其是在短程路线上行驶的卡车。虽然这些车辆的重量和功率要求与消费车辆有很大不同，但考虑到车队维护成本低和车辆性能提高，采用这些车辆是有利的。
在送货车和垃圾车等走走停停的低里程应用中，电动汽车可能比内燃机车辆更高效、更具成本效益。特别是考虑到电动重型车辆的高瞬时扭矩能力，电动重型车辆可能很快就会被广泛采用。
例如，Amazon 最近与电动汽车制造商 Rivian 合作，计划到 2030 年生产 100,000 辆送货车，以逐步取代其现有的燃油车队，这是他们到 2040 年实现净零碳排放工作的一部分。这支新车队将拥有最先进的电动汽车技术、汽车传感器和智能电池管理系统，这将帮助 Amazon 更有效地为客户服务并降低成本。
电动汽车充电挑战
飞机、大型船舶和长途卡车等交通方式近期不太可能采用电动汽车技术，原因如下：
功率密度
目前，电池的功率重量比过高，导致其应用效率低下或无法用于飞行。飞机需要在尽可能轻的重量下提供强大的动力以实现最高效率。即使在燃油航空领域，飞机越重，飞行成本也越高。
每次飞行都严格考虑燃油重量，航空公司选择每次飞行使用最少的备用燃油，以最大限度地提高效率。同样，大型船舶运输需要大量能源。虽然储存能量的方式最初看起来可行，但如今的电池仍然太重，无法取代燃料。例如，一艘标准集装箱船可能装载约 300 万加仑柴油。一加仑柴油包含 138,700 英国热量单位或 40.6 kWh，这相当于三 (3) 个特斯拉 Powerwall 3 的相同储能。三个特斯拉 Powerwall 3 的体积为 23,666.4 立方英寸，重量为 861 磅，而一加仑柴油的体积为 231 立方英寸，重量为 7.1 磅。
因此，要使集装箱船完全电动化并具有相同的功率，则必须支持 102 倍的存储空间和 121 倍的当前燃料存储重量。为了便于比较，900 万个特斯拉 Powerwall 3（相当于 300 万加仑柴油）与 30,211 个集装箱的体积相同。世界上最大的集装箱船可以装载 24,000 个集装箱，并为其运营储存超过 500 万加仑的燃料。
电动汽车充电基础设施挑战
电动汽车需要配套的基础设施，如充电站或充电桩。这种充电基础设施的开发在城市环境中成本高昂，在农村地区成本过高，甚至在海洋环境中技术上不可行。
在飞机、船舶和长途卡车中，最有可能在近期拥有配套基础设施的是长途卡车，因为大多数城市环境已经启动了基础设施电气化以支持消费车辆。长途卡车面临的更大挑战是农村地区的电气化，这可能只会限制某些距离超出长途电动汽车里程的贸易路线。
农村地区可能只有有限的电力基础设施，更不用说足以为长途车队持续充电的基础设施了。要采用长途卡车，可能需要在战略充电枢纽开发专用的能源生产和输送系统，就好像通过农村休息站和加油站为燃油汽车提供服务。
商用电动汽车成本考虑
虽然一些行业可能很快就能在技术上实现电气化，但成本可能会高得令人望而却步。对任何企业来说，将一个车队从内燃机车改为电动车可能成本过高。
对于利润率有限的行业来说，前期的车辆和基础设施成本可能会阻碍广泛采用，即使从长期来看运营成本较低。监管和政策激励措施可能会抵消投资成本，以加速汽车的广泛采用，这类似于通过政府税收抵免，热衷于普及汽车的国家/地区加速汽车普及。
商用电动汽车的激增
尽管某些行业采用电气化的速度可能较慢，例如大型海船、航空和远程卡车，但电动汽车技术的最新进步为商业运输带来了一场革命。BEB 和 IMC 巴士因其较低的运营成本、排放的减少和卓越的性能而受到国际关注。重型卡车可能会迎来电气化复兴，Amazon 计划在未来 10 年内用电动汽车取代 100,000 辆燃油送货车就是一个例子。
诸如功率密度、基础设施限制和高初始成本等挑战将减缓某些行业的电气化进程。尽管如此，随着电池监控系统、电源管理和电动汽车技术的不断进步，未来几年几乎每个行业都将持续采用电动汽车。
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