Irina Huber 與 Vicor 公司汽車(chē)全球營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān) Gregory Green 及 Vicor 汽車(chē)領(lǐng)域首席應(yīng)用工程師 Haris Muhedinovic 一同討論高密度電源模塊解決方案，探索如何用它實(shí)現(xiàn)冗余和快速充電，加快電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

汽車(chē)電氣化掀起了一場(chǎng)前所未有的研發(fā)浪潮，包括優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò)、本地及全球充電基礎(chǔ)設(shè)施。由于這個(gè)問(wèn)題的復(fù)雜性，有必要探索新的方法并開(kāi)發(fā)創(chuàng)造性的解決方案。高密度電源模塊為設(shè)計(jì)、擴(kuò)展和適應(yīng)當(dāng)今汽車(chē)電氣化的快速發(fā)展步伐帶來(lái)了巨大的靈活性。

雙向充電和智能充電有什么區(qū)別？

GREEN：雙向充電和智能充電是相輔相成的。從本質(zhì)上講，雙向充電是指使用汽車(chē)電池為另一個(gè)負(fù)載供電；而智能充電是指系統(tǒng)智能，讓汽車(chē)能夠了解并管理它所供電的負(fù)載。

從充電器的角度看智能充電，家用充電器是一種可以在適當(dāng)時(shí)隨時(shí)提供電能的設(shè)備。例如，如果屋頂?shù)奶?yáng)能電池板連接到互聯(lián)網(wǎng)，就可以輕松預(yù)測(cè)下一個(gè)晴天可以轉(zhuǎn)換和使用的電能。智能充電器處理這些信息，然后等電能可用的最合理時(shí)間為汽車(chē)充電。

MUHEDINOVIC：博世正在建設(shè)一套完整的智能充電基礎(chǔ)設(shè)施。該基礎(chǔ)設(shè)施與發(fā)電廠通信，了解當(dāng)前的電價(jià)、電網(wǎng)供電能力是否充足以及能源來(lái)源。因此，智能充電可以監(jiān)測(cè)整個(gè)充電基礎(chǔ)設(shè)施——汽車(chē)、太陽(yáng)能板、電網(wǎng)、通信和能源提供商。

GREEN：這已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。例如在英國(guó)，自 2022 年年中起，所有墻上充電器都需要兼容智能充電器，并需要聯(lián)網(wǎng)以提供反饋。特斯拉的大多數(shù)直流充電器已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。

雙向充電是如何使用的？

GREEN：雙向充電是指使用汽車(chē)電池為另一個(gè)負(fù)載供電。這包括車(chē)輛對(duì)電網(wǎng)（V2G）、車(chē)輛對(duì)家庭（V2H）、車(chē)輛對(duì)負(fù)載（V2L）或車(chē)輛對(duì)車(chē)輛（V2V）等多種形式。

有少數(shù)幾款汽車(chē)具有向其它負(fù)載供電的能力，例如日產(chǎn) Leaf 和福特 F150。它們可以提供 3.6kW 的交流電。

雙向充電功能需要監(jiān)測(cè)，這是智能充電的用武之地，即監(jiān)測(cè)并管理系統(tǒng)電能流動(dòng)。智能充電可以利用雙向電能來(lái)實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化 V2G、V2H、V2L 或 V2V。

Vicor 正在做些什么來(lái)確保每輛電動(dòng)汽車(chē)都能與高速公路上的直流快充站兼容，以消除續(xù)航焦慮，加速電動(dòng)汽車(chē)的未來(lái)？

MUHEDINOVIC：我們認(rèn)為主要挑戰(zhàn)是兼容性。今天的汽車(chē)使用兩種電壓，即 400V 或 800V —— 電壓越高，充電速度越快。

問(wèn)題是，大多數(shù)路邊充電樁都是 400VDC。為了實(shí)現(xiàn)快速充電，OEM 廠商需要采取措施，將 400V 提升到 800V。一些一級(jí)供應(yīng)商已推出相關(guān)解決方案，但十分笨重，重量約為 15 千克。這些解決方案占用的空間大，而且會(huì)縮短續(xù)航里程。

800V 電池和 400V 充電器之間的不兼容問(wèn)題可以通過(guò)“電池虛擬化”來(lái)解決。使用這種方法時(shí)，充電器會(huì)在車(chē)載充電器的一側(cè)“看到”一個(gè) 400V 的電池，即使另一側(cè)連接的是 800V 電池。Vicor 的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

在重量方面，Vicor 的高密度大功率模塊，如正弦幅度轉(zhuǎn)換器（SAC），體積只有 3.5 升，可以實(shí)現(xiàn)電池虛擬化而不增加尺寸、重量和復(fù)雜性。重量?jī)?yōu)勢(shì)意味著更遠(yuǎn)的續(xù)航里程。

Vicor 如何應(yīng)對(duì)不斷變化的供電需求，以及開(kāi)發(fā)供電架構(gòu)的新方法？

GREEN：除了其它優(yōu)勢(shì)，Vicor 還提供功率和電壓的可擴(kuò)展性。Vicor 的緊湊型電源模塊可以并聯(lián)放置，以根據(jù)需要輕松增加功率。這意味著 OEM 只需要對(duì)一個(gè)部件進(jìn)行特性分析和驗(yàn)證，這是一個(gè)重大優(yōu)勢(shì)，可以幫助 OEM 推出與眾不同的系統(tǒng)并更快地推向市場(chǎng)。

MUHEDINOVIC：使用 Vicor 的電源模塊，不同汽車(chē)可以采用截然不同的供電網(wǎng)絡(luò)（PDN），而不需要設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)或投入大量時(shí)間。使用的部件數(shù)量很少，因此 OEM 可以快速配置適合其 xEV 平臺(tái)的獨(dú)特供電網(wǎng)絡(luò)（PDN）。配置簡(jiǎn)便性、靈活性和可擴(kuò)展性是 Vicor 電源模塊的主要特點(diǎn)。它們是設(shè)計(jì)當(dāng)今快速變化的 xEV 的完美解決方案。

電源冗余對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的未來(lái)有多重要？

MUHEDINOVIC：隨著對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的需求不斷增加，對(duì)更可靠的電源架構(gòu)的需求也不斷增加。因此，人們非常關(guān)注 FIT（Failure In Time ）率。為了使單個(gè)部件達(dá)到 ASILD 等級(jí)或特殊功能自動(dòng)駕駛所需的 FIT 率，OEM 正在實(shí)施冗余，幫助他們達(dá)到低 FIT 率要求。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，他們通常實(shí)施冗余電源，確保始終至少有一套電源可用于為指定的負(fù)載供電。

有時(shí)，制造商只依賴電池和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，但是他們還可能提供兩條獨(dú)立的路徑，使用高壓電池為低壓電池供電，這是確保未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)安全冗余的一個(gè)重要因素。隨著純機(jī)械系統(tǒng)越來(lái)越多地被電氣化功能所取代，例如電控轉(zhuǎn)向和電控制動(dòng)，非常重要的一點(diǎn)是必須確保這些系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，即使高壓電池出現(xiàn)故障或暫時(shí)不可用。如果低壓電池丟失，DC-DC 轉(zhuǎn)換器將為這些設(shè)備供電，如果 DC-DC 轉(zhuǎn)換器丟失，將有另一套電源為轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)供電。

有很多方法可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。Vicor 的優(yōu)勢(shì)是，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，Vicor 的架構(gòu)能以更小的體積和重量提供所需的冗余。例如，其它解決方案的體積可能達(dá)到五升，而 Vicor 只需不到兩升就可以提供全部功能。這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了架構(gòu)，而且占用的空間小得多。

GREEN：Vicor 的技術(shù)利用正弦幅度轉(zhuǎn)換器（SAC），可以實(shí)現(xiàn)電池虛擬化，并有可能徹底消除汽車(chē)中的低壓電池，同時(shí)仍然提供電力冗余。這有助于優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò)，確保高性能和高效的功率轉(zhuǎn)換。

審核編輯：黃飛

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