近日ADI和Rimac舉行了一場虛擬討論，主題涉及電動汽車（EV）如何進入主流并幫助汽車行業減少碳排放，以及ADI的技術如何幫助Rimac在2021年推出完全電動的C_Two超級跑車。

在世界邁向更可持續、更電氣化未來的進程中，電動汽車處于核心地位。目前，電動汽車至少需要三種類型的電子元件來進行能量轉換：

1.DC/DC轉換器，通常從高電壓到12v為低壓電子元件供電;直流/交流牽引逆變器驅動電動機，通常為車輪提供電力

2. DC/AC牽引逆變器驅動電動機，典型的三相電動機為車輪提供動力

3.AC/DC變流器，用于在制動能量回收和從標準住宅或大功率充電站（用于快速充電）給汽車電池充電。

根據世界經濟論壇的數據，到2030年，將有2.15億輛電動乘用車在路上行駛。隨著電動汽車在未來十年的快速普及，對配套技術的需求將繼續增加。

這場討論由電動汽車影響者、電動汽車展望（Electric Vehicles Outlook）創始人Roger Atkins主持。小組成員包括Analog Devices汽車、通信、航天與國防高級副總裁Greg Henderson;Patrick Morgan， Analog Devices汽車業務副總裁;以及Rimac的零部件研發總監Matija Gracin。

Henderson強調了過去幾年電動汽車市場的巨大變化。他們已經從一種具有可持續性利益的新技術轉變為汽車市場真正的性能領導者，從純電動汽車和傳統OEM在該領域的巨額投資就可以證明，這也導致了汽車制造商和供應商關系的轉變。

Henderson指出：“變化的速度，以及電動汽車所需的新解決方案和創新，將改變原始設備制造商和技術供應商之間的傳統線性關系。OEM現在的工作更加直接，與科技公司的合作會更加緊密。”

在電動和混合動力汽車中，為了提高能量轉換效率，設計師們的目標是配備高熱可靠性電力電子模塊的緊湊封裝和組裝，同時減少開關損耗。設計參數不同，涉及車輛動力總成系統的功率級別、轉換效率、工作溫度、散熱能力、系統封裝等。

電動汽車設計中的性能關鍵是電池和推進系統。“真正關鍵的是要有一個電池管理系統（BMS），可以準確監測充電狀態，并以非常有效的方式將能量從電池轉移到推進系統。”

正如Atkins所指出的：沒有控制就什么也不是。他補充說，“現在所有的關鍵部件，無論是互聯的、自主的還是共享的，都需要大量的能量，以確保其高效、穩健地工作。”就采用而言，電氣化技術將逐步淘汰內燃機。但我們需要思考加速采用這種技術仍然存在的障礙，并找到解決方案。”

市場正在繼續加速電氣化。Gracin指出，但有三個方面需要考慮。第一個是能量存儲，這是由電池組的密度決定。第二個是效率，這不僅與電池組有關，還與低電壓和高電壓轉換和管理的方方面面有關。第三個是對大眾市場客戶采用至關重要的基礎設施：充電站、維修站和服務站。

正如Morgan所提到的，疫情對汽車行業產生了重大影響。這一流行病大大加快了技術的發展。“良好的駕駛體驗已經成為當務之急。不僅是行駛方式，還有你在車里的感覺。例如身臨其境的3D音效、麥克風陣列和語音識別等功能已經成為必備功能。

Morgan：“電動汽車的機艙非常安靜，你會注意到更多的道路噪音。所以我們開發了一項技術，可以消除道路噪音，為司機提供一個真正身臨其境和愉快的體驗。”

另一個需要考慮的方面是電動汽車的行駛里程，即每次充電可以行駛的距離。Morgan指出，這不僅是通過電池本身實現，還通過控制電池的電子設備實現。“這些由BMS控制的電子設備必須非常精確，這樣電池才會充滿電，每一點電都被有效地提取出來，從而降低整體能源消耗。這對消費者和電網都有好處。”

Atkins對電動汽車的可持續性提出了疑問。電池顯然是這兩類汽車（電動汽車和經典汽車）之間的主要區別之一，因為它與也與電池過期后的情況有關。傳統汽車依靠內燃機驅動，使用熱量來驅動自身，同時也為車載服務提供動力，而電動汽車則使用高壓大容量電池組。比較這兩種汽車對環境的影響時，我們需要考慮到二氧化碳的排放，這涵蓋了它們各自生命周期中每個階段的能源消耗因素：原材料采購、生產、使用和回收。

Gracin指出，在設計整個產品中，有許多規則需要遵守。此外電池回收再利用是一個很好的趨勢。

“電池組可以被賦予第二次生命。一旦它們不再滿足汽車使用的性能要求，它們可以被重用到許多其他應用程序中。當你把汽車電池拆開時，里面還有模塊和電池可以用來儲存能量。我們看到雷諾-日產等一些大型原始設備制造商正朝這個方向發展。”

無線BMS

電池管理系統是電動汽車的關鍵因素。無線設備的加入使它非常具有吸引力，但需要很多的照顧。BMS是一個電子系統，用于對所有診斷和安全功能進行全面控制，以管理車載高電壓和平衡電荷。

ADI最近為生產電動汽車推出了無線BMS解決方案。其無線BMS免去了使用傳統線束的必要，節省了高達90%的線束和高達15%的電池組體積，提高了設計靈活性和可制造性，同時不會影響電池使用壽命內的里程數和精度。。

ADI公司的無線BMS將電源、電池管理、射頻通信和系統功能等所有集成電路、硬件和軟件整合在單個系統級產品內，通過采用ADI公司經過驗證的業內領先BMS電池電芯測量技術，支持ASIL-D安全性和模塊級安全性。通過提高車輛使用壽命期間的精度，無線BMS系統可最大化單個電芯的能量利用率，從而實現優異的車輛續航里程，并支持安全且可持續的無鈷電池化學材料，如磷酸鐵鋰（LFP）。

Morgan：“這項技術的目標是可持續發展，不僅因為它消除了所有的線束，而且降低了所有的制造和相關的復雜性。它還使電池組能夠以模塊化、可擴展的方式設計，你就可以利用這些電池組，根據特定的應用程序匹配它們，然后重新配置。除了重量和靈活性方面的優勢，wBMS還可以采用不同的方式來設計電池組。通過對電池和模塊的持續健康狀態計算所獲得的數據，可以在電池被重復利用之時更準確地確定電池組的剩余價值。”

電池

電池是所有電動汽車的核心，成本和重量等因素是挑戰。電池和電池相關技術的重要性如何？

Gracin指出，目前的電池已經達到了某種極限。未來的電池要實現更好的性能以及更加綠色節能的目標。

“回顧過去10年左右，并沒有很多事情改變，今天關于鋰離子和固態電池的討論與10年前差不多。我們真的把電池里的所有東西都擠了出來，努力把2毫米的電池塞進去，只是為了多放一個電池。由于性能的關系，就需要放盡可能多的電池，以釋放更多的電力，但基于目前的設計，我們已經達到了極限。因此，要想突破就需要進行大量創新。”

Morgan談到了正在開發的新型電池化學物質，比如磷酸鐵鋰（LFP），它完全不含鈷，一種有毒的稀有礦物。電動汽車需要一定類型的電池和較高的能量密度。重點是，這項技術能夠支持更廣泛的電池。第二點問題是每一輛以電池為主的電動汽車成本。在未來2-3年內，電動汽車的成本將與內燃機的汽車相當。

結論

汽車供應鏈，無論是在電子還是機械方面，都在經歷重大變化。軟件正變得越來越重要：當今典型的高端汽車大約有1億行軟件代碼。由于電池是電動汽車最基本關鍵特性，因此BMS發揮著更大的作用，因為確保高效的充電管理是電動汽車正確運行的基本要素。

今天的電池必須具有非常高的能量存儲密度，自損耗電流要接近于零，并且能夠在幾分鐘內充電。電動汽車的快速增長將加速降低市場價格，還會催生出不同的收費系統 （如快速充電，需要幾十分鐘完全或幾乎完全充電），并在充電站上得到普及。
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