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打造快速又灵活的电动车充电网路
[作者 德州儀器提供]   2022年03月28日 星期一 浏览人次: [2778]

在全球政府致力於追求永续目标的当前,汽车产业计划到2025年前将投资超过3300亿美元推动汽车电气化,电动车(EV)转型已是势在必行。然而未来当社区中有数千台电动车同时??上??头充电时,将会使得电网面临前所未有的大量需求。


在迈向电气化的旅程中,提供可产生、储存、传输与分配额外电力的灵活基础架构至关重要,如此才能使电动车充电更加快速、实惠、安全且稳健。而半导体技术是让充电更加安全、实惠且永续的关键所在。


加快充电速度,让更多电动车上路

变化常会让消费者面临不确定性,直到大家信任产品之後才不会如此。电动车的潜在买家也不例外,他们必须对行驶距离、充电站的可及性,以及充好电并重新上路的所需时间,抱有充分的信心。


便利性与可购性都十分重要,因为家用车必须能够因应开往超市的短距离路程,或是最後一刻才决定的一日游,为了实现此目标,尖端技术扮演了重要角色。嵌入式处理技术,例如TI的 C2000即时微控制器等,能搭配绝缘式闸极驱动器和完整整合的氮化??(GaN)电源产品流畅运作,进而提升充电效率。


提升效率时,尺寸至关重要,因此缩小如DC wallbox等可携式DC充电器的尺寸,可??带来庞大效益与更隹的成本效益。相较於传统的矽基材料,GaN 技术能以更高的切换频率在多阶电源拓扑下运作,让充电作业更加快速、更有效率。这代表工程师可为电源系统设计更小型的磁性元件,减少以铜与其他原物料制作之元件的相关成本。此外,多阶拓扑的效率也更高,因此可减少散热或冷却所需的电力。以上所有特点相辅相成,可降低电动车车主的整体拥有成本。


同时,DC 快速充电站的容量则已大幅改善。过去的标准曾是150千瓦,但现在的容量则已超过350千瓦,而且还在持续提升。因此,电动车的充电速度将会更快,有助於确保充电装置不会成为妨碍更多电动车上路的瓶颈。



图一 : 电动车加快充电速度,有助於确保充电装置不会成为妨碍更多电动车上路的瓶颈。
图一 : 电动车加快充电速度,有助於确保充电装置不会成为妨碍更多电动车上路的瓶颈。

免除充电麻烦的技术

从宏观层面来看,最隹的配电与负载分配,是确保基础设施能在尖峰使用期间保有灵活性的关键。智慧型技术与双向充电功能可透过量测消费者的习惯并即时调整,协助因应相关挑战。


由於大多人下班後都会待在家中,因此需要管理大家同时产生的充电需求。半导体技术可透过智慧型能源计量功能,免除充电的麻烦,进而提升配电管理的灵活性。


随着电流感测和电压感测技术的稳健性提升,即可协助连结至电网,以将耗电量最隹化。与对天气型态敏感的智慧型调温器类似,采用Wi-Fi和Sub-1 GHz 标准(如 Wi-SUN)的智慧型能源计量功能,可追踪电价的即时调整情况,并做出更隹的电源管理决策。在美国和欧洲,预期使用太阳能供电的住家会是储存能源和电动汽车充电的重要环节。


双向充电让消费者可将多馀的电力输送回电网。TI 的能源计量技术可量测电动车、消费者的电池和电网之间的配电流动情况。对现代工作场所来说,搭载智慧型能源计量功能的双向充电站可??带来变革,因为当电动车的车主工作时,其电动车即处於闲置状态,如此一来,电网业者就能根据需求来搭配太阳能发电与风力发电。



图二 : 缩短充电程序所需时间非常重要,这意味着需要减少在外的充电时间,并大幅提升便利性。
图二 : 缩短充电程序所需时间非常重要,这意味着需要减少在外的充电时间,并大幅提升便利性。

熟悉的交易转为电气化

时间就是金钱,因此缩短充电程序所需时间非常重要。这意味着需要减少在外的充电时间,并大幅提升便利性。长久以来,驾驶人都已习惯了加油站;在此他们可以加油,并以迅速简单的交易方式完成付款。电动车驾驶人则可透过技术享有类似的付款与连线便利性。搭载Linux软体的TI Sitara处理器支援开放充电协议(Open Charge Point Protocol;OCPP)与ISO 15118标准车辆到电网通讯介面,可在电动车、充电站和公用事业之间顺畅进行交易与资讯交换作业。


消费者终究会开始重视充电站的便利性与可及性,这有助於减少行驶距离焦虑,并进一步提升大众对电动车的需求。就推动转型至电气化的充电基础设施而言,半导体技术在改善可及性、便利性或可购性上,都是关键所在。


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