商用电动汽车车队的快速增长需要创新的充电解决方案。
充电系统供应商正在开发旨在提供可扩展性、可靠性和高效能源管理的技术。（图片：Atom Power）全球范围内，商用车辆电气化的步伐正在加快。Mordor Intelligence 估计，全球商用电动汽车 (EV) 市场规模已达 1056.6 亿美元，并预计到 2028 年将增长三倍以上，达到 3237.3 亿美元。
在美国，环境保护署预计，政府的激励措施和拟议的排放规则将使到 2032 年，高达 50% 的新型专用车辆、35% 的新型短途货运牵引车和 25% 的新型长途货运卡车实现电气化。
此类预测给公用事业公司和私营企业都带来了更大的压力，迫使它们提供足够的充电能力和方案，以满足快速增长的车队需求。即使有政府的规章制度和激励措施，如果充电基础设施和容量需求无法得到满足，商用电动汽车市场仍存在脱轨的风险。
基础设施滞后于普及
“电动汽车和充电技术一样都是新兴事物，但人们对电动汽车的可靠性更有信心，而支持电动汽车的基础设施却相对不足，至少就我们目前在车队中看到的情况而言是这样，”二级充电系统供应商 Atom Power 的首席执行官 Ryan Kennedy 表示。
各公司正在电力资源充足的地方增设电动汽车充电桩，但基础设施不足限制了电力资源的充足程度。（图片：伊顿公司）麦肯锡公司今年早些时候发布的一份报告反映了这一点。报告显示，在计划于2027年前实现车队脱碳的受访公司中，超过50%的公司认为基础设施投资以及车辆成本是推广电动汽车的主要障碍。
伊顿公司能源转型技术应用总监乔·卡佩塔表示：“我们已经超越了企业仅根据自身电力容量进行电气化的阶段。我们看到，企业会审视其现有建筑物和可用电力，并在电力储备充足的地方增设充电桩。”
然而，这种“余地”是有限的。“我们已经看到基础设施不足成为一个真正的问题，尤其是对于中型和重型车队而言，它们需要大量的电力来充电，”卡佩塔说。“对于这种应用场景，没有‘唾手可得’的解决办法。你真的需要开始在基础设施中输送电力，并提高当地的电力公司容量，这需要时间来规划和采购。”
“每个充电桩都需要基础设施才能正常工作，而且所需的功率越大，就越需要提前规划。”
充电基础设施的可靠性也是一个令人担忧的问题。“车队的财务状况取决于车辆的可靠性、驾驶员的可靠性以及加油站的供电可靠性。在这种情况下，当车队进行电气化改造时，它们很大程度上就变成了‘加油站’，因为在车队仓库和总部为电动汽车充电是最合理的选择，”肯尼迪说道。
然而，充电设施的可用性一直不稳定。“如果你看一下目前的数据，美国充电站的正常运行时间大约只有70%到73%。这真的太低了，”肯尼迪说。“如果25%的时间都无法使用，那就很糟糕了。”
“对于车队而言，系统的可靠性正变得至关重要。如果无法证明这一点，将会限制电动汽车的普及。”
Atom Power的充电解决方案采用固态断路器，这些断路器与充电桩分离，充电桩仅作为向车辆输送能量的通道。（图片：Atom Power）固态替代方案
肯尼迪认为，为了解决这些以及其他车队痛点，需要大规模地解决车队层面的充电问题，而不是在单一层面上进行解决。
“给汽车充电比大多数其他设备消耗的电量都高。单个充电器就能消耗高达 19 千瓦的功率，”他评论道。“这功率相当大，尤其是在大型充电设施中集中使用时。通常情况下，这样的充电设施的功率会超过电力公司现有的供电能力……或者超过建筑物内部的基础设施容量。”
能源管理至关重要。“能源管理无疑是亟待解决的首要问题之一，尤其是在车队管理领域，因为与其他行业相比，车队管理领域在单一地点拥有的车辆数量要多得多，”肯尼迪说道。
为了帮助车队向电气化转型，Atom Power 开发了一种基于固态断路器的平台。与将充电系统安装在独立的充电桩中不同，固态断路器被集成在主结构的配电盘内。充电桩的作用是作为输电线路，而非充电器。
肯尼迪说：“传统的二级充电桩，所有充电功能——包括软件、控制系统和硬件——都集成在安装在车辆前方的充电器本身。而我们采用的是一个远离车辆的断路器。” 这意味着关键部件损坏的风险更低，维护也更方便。
“对我们来说，在车队市场证明基础设施的可靠性至关重要。从这个意义上讲，这意味着它的故障率很低，维护起来也极其简便——停机时间非常短，”他说道。“我们的正常运行时间达到了99%。”
对整个场地或园区进行大规模能源管理也更加容易。“其他系统都是分散的……如何保证系统不会过载？如果它们没有连接，就很难保证，”肯尼迪说道。“但我们的系统默认是互联的，它们在整个基础设施中作为一个整体运行。”
Atom Power 的“基础设施专用软件”能够智能地在现有基础设施中分配充电资源，避免建筑物或公用事业公司的峰值负荷过载。车队管理人员可以利用该软件监控各项功能，并访问与充电器正常运行时间、优先负荷削减、高峰需求周期、安全关键功能、ESG 目标等相关的指标。此外，该软件还能维护整个系统的网络安全。
肯尼迪表示：“随着车队逐渐成为‘加油站’，你的生计来源或货物运输或服务交付的成功与否都取决于你的车队是否正常运转。维护是一方面，网络安全是另一方面……网络安全正变得越来越令人担忧，尤其是在基础设施规模因普及率提高而不断扩大的情况下。”
“我们投入了大量时间来确保我们拥有我们认为目前最安全的软件系统之一，”他补充道。
乔·卡佩塔，伊顿公司能源转型技术应用总监充电策略
伊顿公司首席执行官卡佩塔表示，伊顿正致力于帮助大型电动汽车基础设施项目快速集成可靠的充电功能，并加强对能源系统的控制。其产品涵盖功率范围从7.7千瓦到19.2千瓦的集成式和独立式充电单元，以及可为车辆提供高达150千瓦功率以加快充电速度的直流快速充电单元。
该公司还将电动汽车充电技术集成到配电盘和开关柜中，以简化充电站的增设。“我们将通常分散的设备整合到一个节省空间、工厂预制的解决方案中，从而节省高达24%的材料成本和16%的人工成本，”卡佩塔说道。
业内首创的电动汽车充电专用道采用架空充电技术，旨在将安装时间缩短 40%，同时实现可扩展的充电基础设施，并避免对现有停车场或传送带结构进行重大改造。
卡佩塔表示，该公司也在开发电池储能系统（BESS），以便在“电力价格低廉时”为车辆充电，并以减少电气化对当地配电系统影响的方式释放能量。
“我们还能够整合任意数量的分布式能源 (DER) 并部署微电网，让客户在为本地设施和交通运输供电方面更好地掌控自己的命运。”
伊顿提供的解决方案之一是电动汽车充电母线槽，旨在加快安装速度并提供易于扩展的充电能力。（图片：伊顿）然而，仅仅依靠硬件是不够的。“企业需要制定策略，使现有能源系统能够更高效、更智能地运行，从而加速电气化进程。例如，负荷管理软件或在其能源基础设施中添加分布式能源，有助于消除系统中的瓶颈，快速提供电气化所需的额外电力，”卡佩塔解释道。
伊顿公司看到了利用“能源转型带来的各种杠杆”来更有效地管理能源的巨大机遇。卡佩塔表示，这需要突破“电力系统所能做的一切的传统局限”。
“我们正与客户合作，优化他们的能源系统，以便他们能够管理负荷、避免或推迟容量升级，并将可再生能源和储能技术融入电气化进程，实现脱碳，”卡佩塔表示。“例如，我们找到了一种方法，可以将充电技术缩小到断路器大小，并将其与我们的配电设备集成，从而实现无缝安装，缩短安装时间并提高可靠性。”他还补充道，这种集成还带来了新的灵活性、可扩展性和模块化。
伊顿公司也在通过其在北美最大的服务机构（卡佩塔语）来帮助管理正常运行时间，以履行车队充电站的服务级别协议。此外，该公司还通过其 Predict Pulse 远程监控和管理服务，将智能技术集成到其充电器和电池储能系统 (BESS) 中。
“这项技术能够主动监控硬件内部超过200个数据点，从而预测并缓解潜在故障。我们可以派出配备合适设备的卡车，更换即将出现故障的部件，防止计划外停机，”卡佩塔说道。“更重要的是，我们在北美拥有优秀的渠道合作伙伴，他们在当地备有库存，确保零部件供应和技术支持到位。”
这些以及其他创新解决方案对于缓解采用过程中的痛点至关重要，并能确保车队所有者和运营商能够成功且盈利地增加其车队中的商用电动汽车数量。
帮助用户了解需求
“车队市场普遍认为他们需要直流快速充电，但实际上绝大多数情况下并非如此，”Atom Power公司的瑞安·肯尼迪表示。这种3级充电桩会从电网汲取更多能量，安装成本也可能是2级充电系统的20倍之多。
肯尼迪指出：“我们必须持续进行的工作之一就是收集数据，了解：你的驾驶习惯是什么，你驾驶的是什么类型的车辆，以及充电停留时间有多长。你会发现，相当一部分车队充电可以使用更高功率的二级充电桩——比如19千瓦。”
伊顿公司的乔·卡佩塔表示，该公司发现充电需求模型过于简单化，导致一些系统的设计超过了实际需求。“例如，人们通常想要功率最大的充电器，或者他们会设想最糟糕的情况——车辆进站时电池电量耗尽，需要尽快充满电，”他说道。“然而，通常情况下，这些车辆的充电停留时间超过10小时。在这段时间里，只需一个7.7千瓦的交流二级充电器就能提供巨大的电量，完全可以满足车辆的需求。”
“了解您的充电需求至关重要，”他说道，并补充说伊顿提供相关资源，帮助车队面向未来规划并合理配置充电设施，从而节省时间和成本。帮助用户了解需求
“车队市场普遍认为他们需要直流快速充电，但实际上绝大多数情况下并非如此，”Atom Power公司的瑞安·肯尼迪表示。这种3级充电桩会从电网汲取更多能量，安装成本也可能是2级充电系统的20倍之多。
肯尼迪指出：“我们必须持续进行的工作之一就是收集数据，了解：你的驾驶习惯是什么，你驾驶的是什么类型的车辆，以及充电停留时间有多长。你会发现，相当一部分车队充电可以使用更高功率的二级充电桩——比如19千瓦。”
伊顿公司的乔·卡佩塔表示，该公司发现充电需求模型过于简单化，导致一些系统的设计超过了实际需求。“例如，人们通常想要功率最大的充电器，或者他们会设想最糟糕的情况——车辆进站时电池电量耗尽，需要尽快充满电，”他说道。“然而，通常情况下，这些车辆的充电停留时间超过10小时。在这段时间里，只需一个7.7千瓦的交流二级充电器就能提供巨大的电量，完全可以满足车辆的需求。”
“了解您的充电需求至关重要，”他说道，并补充说，伊顿提供资源来帮助车队面向未来做好充电准备并合理规划充电规模，从而节省时间和成本。
