燃料电池和电池动力的优缺点，以及这些对重型货车的充电意味着什么
作者：Cressall公司Simone Bruckner

电动汽车主要有两种类型，按其电源进行分类。电池电动汽车（BEV）依靠锂离子电池供电。另一方面，燃料电池电动汽车（FCEV）使用燃料电池，它将氢气和氧气结合起来发电。

氢能
氢是现存最丰富的元素，因此未来的供应不是问题。氢能的能量密度也比电池高得多，约为每公斤氢气35000瓦，而锂离子电池的能量密度仅为每公斤200瓦左右。
 

 
这种增加的能量密度使FCEV的行驶距离与汽油或柴油车相当，比纯电动汽车行驶100英里。特别是对于重型货车，这也意味着可能会有更重的有效载荷，根据车辆的不同，可以额外携带两吨或更多。
氢燃料的主要问题仍然在于其生产。与我们通常将更环保的工艺称为“绿色”的方式类似，氢气是根据其生产方法进行颜色编码的。目前生产的大部分氢气被定义为“灰色”。
灰氢是利用天然气中的甲烷产生的，产生的二氧化碳大约是氢气的十倍。重新捕获产生的二氧化碳是可能的，但这仍然不是一个完美的解决方案，只能捕获高达80%的产生的碳。
理想类型的氢是绿色的，通过用电分离水中的氢和氧分子来产生。只要这种电力的来源是可再生的，这就是最环保的氢气形式。目前，生产成本是这种方法的主要障碍，尽管预计到2035年，生产成本将降至与灰氢更具竞争力的水平。
 


加油和再充电
换料仍然是FCEV的热门话题。就加油时间而言，FCEV比纯电动汽车有巨大的优势，加油大约需要三到五分钟。这意味着卡车可以在最短的停机时间内直接返回道路，而不会阻碍交付预期。
相比之下，纯电动汽车的充电时间可能在30分钟到10小时之间，具体取决于充电器的电压和电池大小。考虑到与乘用车相比，为重型货车供电所需的电池大小，大多数重型货车的充电时间可能在标准充电器上处于较高的范围。
在更高电压下运行的快速充电器可以安装在重型货车停车场，从而获得更快的充电时间，尽管它们的充电速度仍然不如FCEV。然而，需要注意的是，英国立法要求司机无论如何都要定期休息。
根据法律，司机每驾驶四个半小时应休息45分钟，每天最多驾驶十小时。考虑到这些数字，纯电动汽车的加油时间可能不像以前想象的那么慢，只要它能充分加油到达旅程中的下一个点。
充电点的丰富意味着纯电动汽车永远不会离充电太远。相比之下，目前英国只有大约15个加油站提供氢燃料。因此，现在选择FCEV意味着需要仔细规划路线，以确保卡车能够安全到达车站。
令人鼓舞的是，正在这一领域进行投资。博世承诺到2030年在全球设立4000个加氢点，随着新型汽油和柴油汽车的截止日期临近，类似的计划很可能会随之而来。

锂动力存在的问题
大多数纯电动汽车由锂离子电池供电。自它们首次出现在电动汽车中以来，价格大幅下降，使电动卡车车队在财务上更加可行。
然而，这种价格下降的趋势预计不会持续下去。预计到2030年，全球对锂的高需求将导致长期短缺。虽然地下仍有足够的锂，但缺乏基础设施意味着无法开采足够的锂来满足更长时间的现代需求。
不过，这种价格下降的趋势预计不会持续下去。预计到2030年，全球对锂的高需求将导致长期短缺。虽然地下仍有足够的锂，但缺乏基础设施意味着无法开采足够的锂来满足更长时间的现代需求。
纯电动汽车的另一个问题是严重依赖电网，因为电网上一半以上的能源由不可再生能源提供。在停电和停电的情况下，电网依赖也可能很棘手。一夜之间的电力中断可能会导致第二天电池电量减半，对计划交付和供应链产生连锁反应。


 
保持电池寿命
为了应对这些问题，制造商应该寻找方法来确保他们的重型货车能够从燃料中获得最大价值。保持电池寿命有助于缓解锂供应的压力，并降低整体燃料需求。
实现电池寿命保护的方法之一是通过再生制动。在电动汽车中，电动机在两个方向上运行。向前的方向驱动车轮和车辆的运动。反转电机方向会将多余的能量从制动系统中带走，并将其重新输入电池。使用再生制动，原本会被浪费的制动动能可以被节省下来，并在其他地方重复使用。
实现电池寿命保护的方法之一是通过再生制动。在电动汽车中，电动机在两个方向上运行。向前的方向驱动车轮和车辆的运动。反转电机方向会将多余的能量从制动系统中带走，并将其重新输入电池。使用再生制动，原本会被浪费的制动动能可以被节省下来，并在其他地方重复使用。
不过，电池的容量有限，满电池的多余电量无处可去。这可能导致部件损坏以及过热。为了安全地耗散多余的电力并防止这种情况发生，可以使用动态制动电阻器或DBR。
DBR在确保紧急制动安全方面也很有用，这在重型车辆中至关重要。FCEV难以快速加速和减速，因为发电方法导致燃料电池输出不一致。解决方案是安装输出高于所需的电池，这意味着总是有足够的能量可用，并使用DBR安全地去除多余的能量。
选择像Cressall的EV2这样的轻型DBR有助于减轻重型货车的整体重量，最大限度地提高其有效载荷。EV2还具有模块化设计，允许将多个模块组合在一个单元中提供高达125千瓦的功率，然后可以将其与其他模块并联或串联，以获得更高的功率，从而实现安全的紧急制动。液冷EV2的尺寸仅为传统对流冷却DBR的十分之一，为更安全的制动提供了紧凑的解决方案。
很明显，要为重型车辆提供具有成本效益和可持续性的燃料，还有很长的路要走。但延长电池寿命对满足整体需求有很大帮助。通过实施再生制动等技术，即使是最大的道路车辆也可以从更清洁、更环保的燃料技术中受益。
 
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