#元器件那些事#

车辆电气化是交通运输行业实现减排的途径

本文概述了重型车辆电动化方面的电力电子技术详情,通过研究由能源生成、存储、运输和消耗构成的价值链,可帮助减低交通运输领域的碳排放,如图1所示。

【导读】本文概述了重型车辆电动化方面的电力电子技术详情,通过研究由能源生成、存储、运输和消耗构成的价值链,可帮助减低交通运输领域的碳排放,如图1所示。

53.jpg

图1:基于清洁的可再生能源的

电动化交通运输

1. 简介

卡车、公交车和工程车辆亦称为重型车辆,据估算这些车辆的碳排放占据了交通运输领域排放量的25%,在欧洲总体温室气体排放量中占据了6%。

由于线上业务活动蓬勃发展,可以观察到跨越各大洲的长途交通运输业务出现相应的大幅增长,以及城市内的物品配送运营活动不断增加,这种状况并不限于欧盟地区。根据美国交通局公布数据[2],在美国卡车车辆每年行驶里程大约为2960亿公里,燃烧了1130亿升汽油,进而产生多达2.94亿公吨的二氧化碳量。

在法规和更严格的排放要求推动下,车队运营商越来越多地转向使用零排放车辆。业界认为在全球范围所有主要城市中,提升公共交通以减少私家车数量是减低大都市碳排放的另一个重要考虑。在这个方面,使用零排放车辆运营是目标选择,最好与绿色的可再生能源相结合。

超过 3.5 吨级重型车辆的电动化是一项涉及多学科的艰巨任务,也是功率半导体产品面临的特殊挑战。与设计运行时间约为 8000 小时的典型客用车相比,卡车或公交车的使用寿命则要长得多(包括使用寿命和正常运行时间)。通用目标要求是一年 360 天、每天8 到 10 小时运行时间。预计这些车辆每天行驶多达 400 公里,在 15 年使用寿命期间总计行驶里程超过 200 万公里。在这方面,城市交通中使用的公交车同样面临挑战,因为它们单日需要行驶 200-300公里。而且,这些公交车辆固有的启停模式(start-stop-mode)带来了更多的难题。

全电动重型车辆包含了众多子系统,这些子系统需要使用非常可靠的解决方案。图 2 以电力电子器件为重点进行了深入的剖析。

54.jpg

图2:“重型车辆”应用概述

经过十年来的电池技术发展,车辆电池成为了一个可行的解决方案,甚至对于电动重型车辆亦然。在过去十年中,每度电的价格已经下降了大约88%[3]。由于业界开发新的材料和生产工艺,以及制造能力不断增加,预计电价还将会进一步下降。同时,电池的能量密度持续增加,媒体不断报道有关技术突破的新闻。

电池可支持的充电循环次数是决定性参数,这代表着电池的使用寿命,因而非常重要。先前的凝胶式铅酸电池技术可提供几百次充电循环,而现代的锂电子电池则可以达到几千次充电循环。全球范围的电池制造商都在努力实现进一步的改善,并且已经公布了可实现超过10,000次循环和高达1 kWh/kg能量密度技术[4]。

所有这些因素使得车辆电池方案变得越来越有吸引力,甚至对于长距离车辆运营亦如此。接下来的挑战是在合理时间内为车辆充电,而所谓的合理与否,很大程度上取决于车辆的使用情况。

对于作为当地载客工具的客运公交车,最常见的选择是在轮班或夜间的休息时间停靠在车站里充电。在这种情形下,合理时间是指公交车闲置在停靠站中的几个小时。另一个选择则是在专门的充电站点进行充电。由于只有几分钟的时间,需要更高的充电功率才能向电池注入足够的能量。由于可在几个站点进行充电,可以考虑与在停靠站充电的方式相结合。

对于用于物流运营的卡车,就无法容忍花费几个小时充电的暂停作业。在这种情况下,必须在休息时间进行充电,而休息时间是驾驶员必须遵守的法律规定。未来没有驾驶员的自动驾驶卡车,甚至不需要休息。最理想的选择是在技术上实现最短时间充电。

因此,需要将支持这类车辆运营的基础设施视为价值链的一部分。

2. 电动化交通运输价值链

从可再生能源系统的发电到电解、传动系统、充电器和较小的车载应用,在交通运输价值链上可以找到功率范围从几瓦到几兆瓦的设计。

图3是相互连接部件的示意图。

55.jpg

图3:用于从发电到电能消耗各阶段的

Littelfuse功率半导体产品

所有这些应用均需要使用高效和可靠的电子子系统。在这个严苛的环境中,控制、保护、传感器和电力电子器件无所不在,以安全高效地处理能量传输。如图所示,Littelfuse产品可以用于使用可靠的元器件来构建、运营和维护电动化交通运输环境。

3. 能量存储

对于为移动应用设备供电,现有三种主要的储存电能方法,每种方法各有其优缺点。

1. 在电场中使用电容器直接能量储存。电容器能够以非常高的速率进行充电和放电,从而提供极高的功率密度。除此之外,电容器不会像电池那样受到充电的影响,可以轻松实现数百万次充电循环。根据公式EC=1/2 C·U2,储存能量由电容器的容量和允许电压而定义。在技术方面,高电压的电容器只有低电容量,反之亦然。由于电容器以kWh/dm³为单位测量的能量密度低于电池,因而可以结合电容器与电池以提供高峰值功率,而电池充当主要的储能装置。

2. 在化学方面,能量储存在电池中。对于给定的电池化学,充放电能力受到化学过程的限制。现代的锂离子电池每公斤可以储存多达0.2到0.3kWh电能,这在目前的大多数应用中受到欢迎。在循环稳定性方面,目前采用的化学物质可以实现几千次充放电循环。

3. 从化学过程中获取作为能量载体的氢气,并在第二步中进行纯化。通过电解将水分离成氧气和氢气,提供了使用可再生能源来支持过程的方法。在所谓的燃料电池中,氢气和氧气会依次反应并产生电能。今天大多数可用的氢气是使用蒸汽重组器从石油和天然气中提取出来的。

4. 车辆与传动系统

如图4框图所示,重型车辆的传动系统在技术上与电动客用车的并没有太大的区别。

1656677538861543.png

图4:电池电动车辆的简化框图

重型车辆与客用车相比具有两项主要的区别。重型车辆的连续功率输出水平超过了客用车,在使用寿命方面也是同样。通常情况下,如果客用车的使用寿命是6000至8000个工作小时,那么卡车和公交车的使用寿命应该是它们的10倍之多。

尽管如此,商用车使用的电机大多数为永磁同步电机,由二级逆变器控制,如图5所示。

1656677522542714.png

图5:电动车辆传动系统的典型动力部分

图6所示是将氢气和氧气转化为水、热能和电能的燃料电池作为电源的扩展框图。大储槽中装有氢气,仍然需要电池在加速期间提供峰值功率,并在恢复期间储存能量。

1656677506999167.png

图6: 使用燃料电池的电动

车辆传动系统框图

除此之外,在构成燃料电池和电池之间接口的DC-DC转换器中,还需要更多的电子电力器件。

燃料电池传动系统固有的重要部件是压缩机,压缩机驱动强烈的气流进入燃料电池中,这些空气中含有平衡氢气和氧气所需要的氧气。

通过仔细研究燃料电池,可以了解到压缩机方面的挑战。图7是使用氢气进行能源转换所使用部件示意图。

1656677491769338.png

图7:燃料电池能量转换系统

根据燃料电池内需要的气体平衡,可以估算实现150 kW连续运作所需的气流:

● 1 kg H2 和8 kg O2生成大约20 kWh电能

● 每小时需要7.5 kg H2 + 60 kg O2

● 1 m²空气重量为1.2 kg,含有0.24 kg氧气

由此可见,每小时必须向燃料电池提供250 m³大气空气。由于燃料电池的负载可能变化得非常快,压缩机需要具备快速启动能力,这往往需要在几分之一秒内从零加速到100%速度。由于这些要求,驱动压缩机之逆变器的额定功率通常为20-40 kW。

如要真正将基于燃料电池的车辆作为一项绿色技术,就必须使用可再生能源来制造氢气。从石油或天然气中提取氢气是一个技术选项,但这种所谓的“黑氢”(black hydrogen)会出现副产品,也就是导致大量二氧化碳产生。

目前,业界正在考虑将风能和太阳能等可再生能源的电力与电解运作相结合,从而将水分离成氢气和氧气。特别地,如果用于消耗多余的电力,这种做法是支持电网稳定性以及生成氢气作为副产品的很好选项。世界各国纷纷制订计划,要将氢气作为减少温室气体排放的基石技术。

电解是直流电流驱动的应用。单个电解槽的正向电压低于2V,但在工业制氢中可能需要数千安培电流量。图8中的B12C拓朴结构是最普遍的兆瓦(MW)级整流方案。

1656677463816704.png

图8:带有B12C的整流器拓朴结构,也称为B6C-2P

十二脉冲B12C拓朴结构,也可以视为两个B6C结构的并联,称为B6C-2P。即使没有平滑和滤波,也可以在直流侧实现非常低的电压波纹。单级AC-DC能量转换也可以实现出色的效率。

使用的相关电子电力器件是采用压接封装的晶闸管或 IGBT器件,通常安装在所谓的器件堆栈中。IGBT的额定电流高达4500 A,晶闸管甚至超过8000 A。这些器件可以轻易满足高电流要求。此外,压接封装的短路故障(short-on-fail)特性带来了更好的可靠性和系统可用性。
“找元器件现货上 唯样商城”

【今年出货量将突破4000万套,智能门锁开创全屋智能新‘钱’景】智能门锁已经成为最为火热的爆款产品。

全屋智能的产业趋势势不可挡,智能门锁已经成为最为火热的爆款产品。

根据潮电智库数据统计,2021年中国智能门锁出货量约3000万套,整体发展趋势良好,2022年全球智能门锁出货量将达到4240万套,对所有门锁企业来说,都是一个利好消息。

7月9日,从事智能家居产业的小益产品负责人表示,智能锁是公司重点发力的产品,结合云平台的优势,在智能硬件上取得突破,以门锁带动整个全屋智能业务的发展。
门锁是全屋智能的重要组成
在全屋智能系统中,很多智能单品一起组成生态,比如智能门锁、智能灯光、智能窗帘、智能晾衣架、智能开关、智能厨房、智能摄像头等等。

凡是想要做智能家居的厂商,都想要在智能锁上有所作为,与此同时,智能锁主打的厂商,也希望能够进军到全屋智能的领域。

门锁作为一个当前非常火热的智能硬件,不仅市场成熟,消费者接受程度高,并且进入门槛较低、技术更新换代较快,是所有全屋智能企业绕不过的关键入口。
从单品延伸到家庭全场景
以场景化为中心,各个智能产品之间的联动构成全屋智能。

比如当你回到家之后,各种灯具都会自动打开,避免以前走到哪个空间都需要去按动开关的麻烦,这就是智能家居生活。单品是一个独立的存在,帮助用户解决了某个方面的需求,全屋智能则是一个完整系统,将所有场景中的单品整合起来,提升了用户的居住条件和生活质量,让生活更加安全和便捷。

由于目前的全屋智能还不够成熟和完善,而智能门锁是整个系统中发展最成熟的单品,同时满足了最基本的需求保证,给用户享受到安全。

智能门锁和灯光也是家居应用场景最多的单品,相比于灯光,门锁对用户来说更加刚需,对市场的需求也更加旺盛。

如果能够在智能家居的单品中占据一席之地,那也就意味着在未来的全屋智能竞争中有更大的胜算,因此注定智能门锁的竞争异常惨烈。按照从单品延伸到全场景的使用逻辑,智能门锁一旦取得突破,后边的全屋智能获得市场更多的认可也就是顺其自然的过程。

【核心要点】
疫情影响:(1)2020-2022 年间全球宠物行业平均增速在 6%,亚洲地区更高,主要由于囤货需求提升;(2)宠物行业逐渐转变为消费升级的刚需产业;(3)对活体交易价格产生负面影响,但对于基数影响有限。

消费情况:(1)线上方面,电商宠物行业消费数据增速向好,位于消费行业前列;(2)粮种方面,烘焙粮 2022 年消费爆发,代表主粮消费升级趋势;国内猫湿粮未来增长空间高,潜力巨大,狗湿粮相对前景较差;(3)包装方面,大包装宠物粮市占率较高;(4)线下方面,线下渠道整体受到疫情冲击,部分城市在周边城市封控情况下,反而业务增长受益;(5)海外方面,2022 年市场整体恢复,考虑外汇变化影响,预测海外业务保持 6 个点增长。

总体评价:(1)短期,囤货、疫情恐慌和外汇影响对于宠物行业整体向好;(2)长期,宠物市场的增长规模取决于活体端市场。

【内容介绍】 行业整体情况:
1、2020-2022 年疫情对宠物行业影响:从全球市场来看,发达国家往年维持在 4-5%,
疫情期间全球宠物行业平均增速在 6%,亚洲地区更高,疫情期间保持正常增速甚至有

image

所提高,原因在于囤货需求提升,下游囤货和物流受阻,中游厂商增加库存,终端总需

求不变,但出货周期由于缺货恐慌而产生变化;经济环境下滑期时,治愈与情感陪伴需

image

求提升,宠物行业成为活体养殖具有选择性,但消费刚性需求已成趋势,带来相对更高的毛利率,促使宠物行业成为消费升级的刚需产业;宠物行业同时也是“避风港行业”,消费韧性极强。

2、消费趋势:结合 618 数据来看,整体横向比较,宠物消费增速表现为消费行业前列,

主粮增长最有代表性,向高端粮食品种升级靠拢,如膨化粮向冻干和低温烘焙粮转变,

2022 年烘焙粮线上线下整体消费趋势爆发,比传统粮价格高出 30-40%,在京东去年

image

同比增长 5 倍,整体线上市场销量同比增长 5 倍,体现更高工艺粮食消费增长趋势,海外高品种粮食的消费趋势由投资重点判断同为低温烘焙,低温烘焙为渠道商最为关注的产品;冻干增长也还行,但不及低温烘焙;疫情消费期间,大包装市占率更高,618 期间,宠物消费 top10 排名中,八位为大包装粮食,如渴望 10 斤装、伯纳 30 斤装、皇

家 20 斤装、纽顿 24 斤装,客单价近千都排在排名中,唯一小包装为【12:07】4 斤

装,但售卖方式为 4 连包装,仍为 16 斤一次性售卖。

3、线下渠道挑战:与疫情防控有关,2022 年各地情况不一,电商增速远超线下宠物店,线下店受到疫情影响不小; 一线城市在周边城市受控情况下,线下宠物店反而增速受益,

例如上海 4-5 月封控期间,周边城市线下宠物商店如杭州地区环比增长 20%,主要集中于商品销售额。

image

4、海外业务市场:2022 年来看,海外市场恢复,整体市场需求变化 不大;人民币贬值成为趋势,由于外汇表现向好,国外市场预测保持 6 个点的增长。

总体评价:短期来看,囤货、疫情恐慌和外汇影响对于宠物行业整体向好;长期来看,

整体活体端市场影响宠物市场的增长规模,国外养宠市场已经趋于饱和,美国宠物市场

接近 2/3, 国内养宠率接近 10%,主要依靠一代养宠家庭,影响有:(1)一代养宠家庭

image

image

image

心智不成熟,不存在长久品牌认知;(2)拉高整体市场表现,且一代在养宠第一年消费能力最高,平均为 5000 元/年,较之老客户平均高 40%。整体活体端在疫情前期不受

影响,但中后期受到运输阻碍,40-50 万猫狗成交量减少导致 30 亿元左右市场规模损

失,在 2022 年还是在局部区域市场存在负面影响,但弱于 2020 年。

【Q&A】
【Q】:疫情导致购买力下降,对于活体交易和宠物市场未来发展影响?
image

【A】:疫情对于消费者整体购买力有影响,但对于整体宠物行业冲击不大,对于宠物新用户

的活体交易价格存在一定影响,如渐层猫品种在两年前的华东城市售价为 5000-6000 元,

image

但今年疫情期间价格在 2000 左右,猫舍中高端销售受阻,但低端猫种销售良好。活体交易为宠物市场的根源,交易活体数量比规模更重要,数量变化不大,但宠物活体交易店猫舍交易收入锐减。疫情对于活体交易数量影响不大,但交易预算受限导致交易价格下降,活体端收入下滑,进一步可能导致活体端商家数量减少,中高端客户选择减少。

【Q】:国内宠物市场干粮和湿粮差异?
【A】:干粮和湿粮主要取决于水分含量。在猫粮方面,养猫过程中,水分极为重要,而猫湿

粮营养价值大且帮助补充水分,所以在美国猫粮在猫粮中市占率高,与干粮可达 1:1,但国内市占率不高,但增长率向好,未来猫湿粮应该会成为消费品类中的第一类;日本来看,

干粮品牌较为分散,前十大品牌市占率 30-40%,类似国内,但日本湿粮前五大品牌市占率超过 80%,整体猫湿粮增长空间很高,可达 1:1,但目前国内仅有 1:4,国内结合 618 消费数据来看,猫湿粮消费数据层面,代表性品类:(1)主食罐增长最好,近 10 倍;(2)猫条为历来零食端必争市场,容易推成出新;(3)伟嘉妙鲜包作为猫湿粮核心受益者,表现也较好。因此猫湿粮未来发展潜力巨大。

狗湿粮成交比例较低,由于消费量大且成本高,市场前景相对猫湿粮较差。

【Q】:国内食品消费升级但活体端消费降级,如何看待此类反差?
【A】:整体消费趋势下降,活体消费降级导致店家降价空间和冲动较大,但当用户开始养殖猫狗,由于陪伴感情,在养殖过程中消费不存在降级,消费产品端由于客户情感慰藉需求不存在下滑趋势,消费基数不变。国内仅有 10%的宠物消费家庭,已经经过了消费层级的筛选,主要分布在国内相对发达地区。长期来看,国内增长空间从省份向县级市场过渡,县域

市场和下沉市场进一步扩张。

【Q】:在考虑消费增量方面,需要考虑弃养数据吗?
【A】:弃养一直备受关注,但数据较难采集。弃养话题首先存在一定舆论热度,但是从个人认知来看,弃养行为不存在大面积发生,但存在转养,消费端进行一定交接转换,但这方面

不存在实际数据支持。市场从存量和新增用户分类来看,近年增量主要取决于新增用户,每年新增 400 万猫狗,100 亿元增量主要取决于新客户,但存量市场还是存在 100 亿元的增

长。【46:24-48:06】

【Q】:海外品牌市占率还是较高,国内品牌需要怎样的竞争优势?
【A】:用户端接受度是重要基础,商家端进一步需要主观能动性。

用户端方面,前两年的调查数据显示,在高端猫主粮和疫苗类目上,用户偏好进口端更为明

显,其余品类如中低端猫粮不存在明显接受度偏差。最高端的国有产品市占率赶超仍需过程

积累,需要中低端的国有品牌市占率的提升打基础;疫苗方面提升国产品类市占率较难,国产替代过程较慢,审批过程也较慢,但粮食端中高端还是存在突破,但最高端尚未取得市场突破,但已经开始了。本身中国市场机会多,国内商家已经陆陆续续开始进入市场。


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • ”“不同民族的历史遵循不同的道路前进,其原因是民族环境的差异,而不是民族自身在生物学上的差异。“大陆轴线走向的差异不仅影响粮食生产的传播,而且也影响其他技术和发
  • 想要安心守护你的身体健康,拥有健康好身体,这款“可遇而不可求”的健康圣品,赶紧用起来吧!想要拥有一副健康的好身体,单凭自己的能力是远远不够的,除了一款好的保健品
  • 华丽,简直太华丽啦~♣️ #御茶家[超话]# 丨#御茶的上新现场# 丨#御茶家抽奖#白色黑色红色柠檬茶|夏季饮品天津柠檬茶天花板❕前一阵打了几天麻将 无奈现在水
  • 爱而不得只是一时的唏嘘,上赛季的西汉姆联最终拿到英超第7,紧随big6的大部队是一个理想的成绩,除了验证二次莫耶斯确实有两把刷子外,还佐证了林加德并非不可或缺的
  • 辰龙与卯兔又有相害的成分,故也不宜找属兔的,此乃中下等婚配。子鼠又与卯兔相刑,故也忌找属兔的,此乃下等婚配。
  • 如果长期不卸妆那就更不敢想象了,皮肤会变得粗糙、暗黄,甚至还有毛孔变大的风险!✅选用医铂‬森臻爱修护抑菌套✅全位方‬清洁、排毒,净化私密统系‬,✅让家人做“无炎
  • #币圈稀饭[超话]#有多大能力做多大事,任何时候都不要忘记合适这个词,早盘技术结构说得非常明白,日内回调走低修复,下午低达我们切入点,21300/1200区域直
  • 太白泉早已枯竭,乡民用一垛砖墙将其隔断,是保护还是废弃我不敢评判,但我只知它能留存至今就是对历史的一大贡献,我们也能从中悟出夜郎人对诗仙李白的一份缅怀之意。据说
  • 听了不到五分钟的新修选段我落泪了(实际上一开始就哭了)这个故事感人到已经过了两年我已经看过了不少优秀的作品在我心里它的热度或许没有一开始那么猛烈但在看到的时刻
  • 两人都是喜欢音乐,所以走在了一起,并且徐明朝也是一位知名的乐评和词曲作家。 林依轮除了歌手还有一个身份便是厨师,他甚至有着“一汤七千万”的江湖传言,自己也
  • 不过,伦敦食糖交易商Sopex集团分析师John Stansfield并没有那么悲观,他预计南巴西20/21榨季榨蔗量或为5.9-6.1亿吨,与近年来水平大致持
  • 人生,一半是过往,一半是余生夏,阳光炽热,雨水丰沛万物尽情的享受着阳光的照耀和雨水泫养向美而生,向阳而长,半夏花开颜如玉,陌上流年清欢,放下一切伤繁杂念,素心如
  • (极目新闻)西安探店 | 深夜放毒 隐藏在繁华小寨的超好吃日料,我不允许你还不知道‼️:@西柚Photo_ 藏拙·町家洋食酒场(小寨店)雁塔区开米大厦3.
  • #春风社学堂[超话]# 归去来兮辞并序 陶渊明 〔魏晋〕   余家贫,耕植不足以自给。幼稚盈室,瓶无储粟,生生所资,未见其术。亲故多劝余为长吏,脱然有怀,求
  • ​对于许多坚持锻炼的朋友来说,有一种不合理的说法是,在夏天锻炼时,必须彻底出汗,然后才能消除体内的湿气。​而且夏季运动时,出汗是正常的,通过运动和体力活动出汗是
  • 对家乡的热爱和情怀,让他在五大道历史博物馆这样一个平台上能更好的表达,将有关天津的那些不为人知的历史小故事,传递给更多的年轻人,从而让更多人爱上博物馆,爱上五大
  • 这三个星座口中的分手,千万别信!【双鱼座】双鱼大概是唯一一个自己一个人就能把感情谈没的星座。
  • ④“我永远是哥的小拐棍”广南9岁妹妹天天背哥上学;⑤巫家坝片区开建21条路 将打造昆明最大水景公园。②一回顾才发现,昆明出行方式竟发生这么多的改变!
  • 524国道常熟段重点围绕“基础设施数字化、交通管控智能化、服务决策高效化”三要素需求,构建了建、管、养、服全生命周期的建设体系,项目成功实施以来,道路通行能力较
  • 它,就是那一团灵光,在常态下看不见,在修炼到一定层次时,自然显现,它变幻无穷,既可以以生物体的形状出现,又可以以星光,雾状出现,但常态是一团灵光,它是由虚态的灵