在我們未來的電動汽車行業中，半導體技術將為電網運營商提供更大的靈活性，從而更好地管理能源基礎設施

作者：HENRIK MANNESSON

隨著世界各國政府致力于實現可持續發展目標，汽車行業計劃到 2025 年投資逾 3300 億美元來推進汽車電氣化，向電動汽車發展的趨勢已定。

但是，當社區中有數千輛電動汽車同時接入電網，對電網產生前所未有的電力需求時，會發生什么情況呢？

圖片來源：德州儀器

電動汽車充電需確保快速、經濟實用、安全且可靠，因此，提供靈活的基礎設施來發電、存儲、傳輸和分配額外的電力對于實現電氣化而言至關重要。半導體技術是使充電更便捷、更經濟實用和更可持續的關鍵。

更快的充電速度，讓更多的電動汽車快速出行

對尚未信任一種產品的消費者而言，變化往往會帶來不確定性。對于潛在的電動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間。便捷性與價格合理性至關重要，因為家用汽車必須隨時可用，以便讓車主可以快速駛往超市或來一場說走就走的一日游。TI的尖端技術將為實現這一目標發揮重要作用。嵌入式處理技術（例如我們的 C2000? 實時微控制器）可與我們的隔離式柵極驅動器和 GaN 功率器件無縫協作，從而提高充電效率。

尺寸對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）的尺寸可實現巨大的收益和更好的成本效益。GaN 技術支持在多級電源拓撲中以更高的開關頻率運行，因此工程師可以在其電源系統設計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） 功率器件能夠實現更快、更高效的充電。此外，多級拓撲可以提高效率，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，直流快速充電站容量已大幅提升。以前的標準容量是 150 kW，現在我們正在研究 350kW 及以上的容量，并且將持續增大容量。因此，電動汽車的充電速度會更快，有助于確保充電器不會成為使更多電動汽車上路的瓶頸。

簡化充電的技術

在宏觀層面上，理想的配電和負載共享對于確保基礎設施在高峰使用期間的靈活性至關重要。智能技術和雙向充電可通過監測消費者的習慣并實時進行調整來幫助攻克挑戰。

由于大多數人下班后都會呆在家里，因此需要管理他們同時充電的需求。半導體技術可以通過智能電能計量（可以簡化充電）來更靈活地管理電能分配。

電流檢測和電壓檢測（電流傳感和電壓傳感）技術比以前更加穩健，有助于實現與電網的連接，從而降低電能消耗。與對天氣敏感的智能恒溫器類似，使用Wi-Fi?和Sub-1GHz標準（如 Wi-SUN?）的智能電能計量可以跟蹤能源定價的實時調整，并更好地做出電源管理決策。在美國和歐洲，太陽能供電型住宅預計將成為儲能和電動汽車充電活動的重要組成部分。

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雙向充電將允許消費者把多余的電力送回到電網中。TI 的電能計量技術可以測量電動汽車、消費者電池和電網之間的配電流量。配備智能電能計量功能的雙向充電站可能會變革現代的作業場所，因為在車主工作時電動汽車處于閑置狀態，從而使電網運營商能夠通過太陽能和風力發電滿足需求。

常見交易實現電氣化

時間非常寶貴，因此縮短充電過程很重要。這樣能減少路上的充電時間并更大限度地提高便利性。駕駛員早就習慣了加油站，在那里他們可以通過快速、簡單的交易來加油和付款。有一種技術可以為電動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議 （OCPP） 和符合 ISO 15118 標準的車輛到電網通信接口，可實現電動汽車、充電站和公用設施之間的無縫交易和信息交換。

最終，充電站的便利性和可用性將受到消費者的重視，這有助于減少里程焦慮并進一步推動對電動汽車的需求。無論是提高可及性、便利性還是可負擔性，我們公司的半導體技術都將成為充電基礎設施的關鍵部分，為向電氣化轉變提供動力。