在我們未來(lái)的電動(dòng)汽車行業(yè)中，半導(dǎo)體技術(shù)將為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供更大的靈活性，從而更好地管理能源基礎(chǔ)設(shè)施

作者：HENRIK MANNESSON

隨著世界各國(guó)政府致力于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，汽車行業(yè)計(jì)劃到 2025 年投資逾 3300 億美元來(lái)推進(jìn)汽車電氣化，向電動(dòng)汽車發(fā)展的趨勢(shì)已定。

但是，當(dāng)社區(qū)中有數(shù)千輛電動(dòng)汽車同時(shí)接入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生前所未有的電力需求時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況呢？

圖片來(lái)源：德州儀器

電動(dòng)汽車充電需確保快速、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全且可靠，因此，提供靈活的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)發(fā)電、存儲(chǔ)、傳輸和分配額外的電力對(duì)于實(shí)現(xiàn)電氣化而言至關(guān)重要。半導(dǎo)體技術(shù)是使充電更便捷、更經(jīng)濟(jì)實(shí)用和更可持續(xù)的關(guān)鍵。

更快的充電速度，讓更多的電動(dòng)汽車快速出行

對(duì)尚未信任一種產(chǎn)品的消費(fèi)者而言，變化往往會(huì)帶來(lái)不確定性。對(duì)于潛在的電動(dòng)汽車買家而言也是如此。他們需要把握行駛里程、充電站可用性以及從開始充電到重新上路所需的時(shí)間。便捷性與價(jià)格合理性至關(guān)重要，因?yàn)榧矣闷嚤仨氹S時(shí)可用，以便讓車主可以快速駛往超市或來(lái)一場(chǎng)說(shuō)走就走的一日游。TI的尖端技術(shù)將為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)發(fā)揮重要作用。嵌入式處理技術(shù)（例如我們的 C2000? 實(shí)時(shí)微控制器）可與我們的隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器和 GaN 功率器件無(wú)縫協(xié)作，從而提高充電效率。

尺寸對(duì)于效率的提高也很重要，因此，減小便攜式直流充電器（如直流壁掛式充電箱）的尺寸可實(shí)現(xiàn)巨大的收益和更好的成本效益。GaN 技術(shù)支持在多級(jí)電源拓?fù)渲幸愿叩拈_關(guān)頻率運(yùn)行，因此工程師可以在其電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用更小的磁性元件，從而降低使用銅和其他原材料的元件成本。與以前的硅基材料相比，完全集成的氮化鎵 （GaN） 功率器件能夠?qū)崿F(xiàn)更快、更高效的充電。此外，多級(jí)拓?fù)淇梢蕴岣咝?，從而降低散熱或冷卻所需的功率，這也有助于降低總成本。

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同時(shí)，直流快速充電站容量已大幅提升。以前的標(biāo)準(zhǔn)容量是 150 kW，現(xiàn)在我們正在研究 350kW 及以上的容量，并且將持續(xù)增大容量。因此，電動(dòng)汽車的充電速度會(huì)更快，有助于確保充電器不會(huì)成為使更多電動(dòng)汽車上路的瓶頸。

簡(jiǎn)化充電的技術(shù)

在宏觀層面上，理想的配電和負(fù)載共享對(duì)于確?；A(chǔ)設(shè)施在高峰使用期間的靈活性至關(guān)重要。智能技術(shù)和雙向充電可通過(guò)監(jiān)測(cè)消費(fèi)者的習(xí)慣并實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整來(lái)幫助攻克挑戰(zhàn)。

由于大多數(shù)人下班后都會(huì)呆在家里，因此需要管理他們同時(shí)充電的需求。半導(dǎo)體技術(shù)可以通過(guò)智能電能計(jì)量（可以簡(jiǎn)化充電）來(lái)更靈活地管理電能分配。

電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)（電流傳感和電壓傳感）技術(shù)比以前更加穩(wěn)健，有助于實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的連接，從而降低電能消耗。與對(duì)天氣敏感的智能恒溫器類似，使用Wi-Fi?和Sub-1GHz標(biāo)準(zhǔn)（如 Wi-SUN?）的智能電能計(jì)量可以跟蹤能源定價(jià)的實(shí)時(shí)調(diào)整，并更好地做出電源管理決策。在美國(guó)和歐洲，太陽(yáng)能供電型住宅預(yù)計(jì)將成為儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車充電活動(dòng)的重要組成部分。

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雙向充電將允許消費(fèi)者把多余的電力送回到電網(wǎng)中。TI 的電能計(jì)量技術(shù)可以測(cè)量電動(dòng)汽車、消費(fèi)者電池和電網(wǎng)之間的配電流量。配備智能電能計(jì)量功能的雙向充電站可能會(huì)變革現(xiàn)代的作業(yè)場(chǎng)所，因?yàn)樵谲囍鞴ぷ鲿r(shí)電動(dòng)汽車處于閑置狀態(tài)，從而使電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商能夠通過(guò)太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電滿足需求。

常見(jiàn)交易實(shí)現(xiàn)電氣化

時(shí)間非常寶貴，因此縮短充電過(guò)程很重要。這樣能減少路上的充電時(shí)間并更大限度地提高便利性。駕駛員早就習(xí)慣了加油站，在那里他們可以通過(guò)快速、簡(jiǎn)單的交易來(lái)加油和付款。有一種技術(shù)可以為電動(dòng)汽車駕駛員提供類似的支付和連接便利性。TI 帶有 Linux 軟件的 Sitara 處理器支持開放充電協(xié)議 （OCPP） 和符合 ISO 15118 標(biāo)準(zhǔn)的車輛到電網(wǎng)通信接口，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車、充電站和公用設(shè)施之間的無(wú)縫交易和信息交換。

最終，充電站的便利性和可用性將受到消費(fèi)者的重視，這有助于減少里程焦慮并進(jìn)一步推動(dòng)對(duì)電動(dòng)汽車的需求。無(wú)論是提高可及性、便利性還是可負(fù)擔(dān)性，我們公司的半導(dǎo)體技術(shù)都將成為充電基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部分，為向電氣化轉(zhuǎn)變提供動(dòng)力。