電動汽車充換電站快速建設(shè)，先進(jìn)芯片和算法提升充換電效率

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）又是一年一度的國慶假期，電動汽車充電仍然是眾多車主關(guān)心的問題。電動汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施包括充電站和換電站，是電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。過去這些年，電動汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施不時傳出各種問題，如充電樁數(shù)量不足、分布不均，充電速度慢，充電服務(wù)信息化水平低等。

電動汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展，嚴(yán)重影響電動汽車的普及和使用體驗?？梢钥吹?，近些年，針對電動汽車充換電存在的問題，產(chǎn)業(yè)界正在積極改善，無論是充電基礎(chǔ)設(shè)施還是換電基礎(chǔ)設(shè)施都在加速建設(shè)，同時，充換電基礎(chǔ)設(shè)施在技術(shù)上也在不斷創(chuàng)新。

電動汽車充換電基礎(chǔ)設(shè)施加速建設(shè)、技術(shù)不斷創(chuàng)新

充電基礎(chǔ)設(shè)施方面，根據(jù)最新數(shù)據(jù)，截至2024年8月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量已達(dá)到1099.9萬臺，同比增長52.6%。在過去的幾個月中，充電基礎(chǔ)設(shè)施增量顯著，特別是在公共充電樁和隨車配建私人充電樁方面。例如，2024年1-8月，充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為240.3萬臺，同比上升20.3%。其中，公共充電樁增量為53.7萬臺，同比上升13.3%；隨車配建私人充電樁增量為186.6萬臺，同比上升22.5%。

換電基礎(chǔ)設(shè)施方面，相較于充電基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，換電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)相對較慢。這主要是由于換電站建設(shè)成本高、電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等因素所致。然而，隨著政策的支持和技術(shù)的進(jìn)步，換電基礎(chǔ)設(shè)施也在逐步增加。截至2023年12月底，我國換電站數(shù)量已達(dá)到3567座，較上年大幅增加1594座，同比增長80.8%。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，充電和換電技術(shù)都將迎來新的發(fā)展機(jī)遇，其中幾個關(guān)鍵創(chuàng)新點在于：快充技術(shù)、無線充電技術(shù)、智能化和網(wǎng)絡(luò)化、換電技術(shù)、超級電容技術(shù)等。

快充技術(shù)通過提高充電功率，大幅縮短了電動汽車的充電時間，使得充電體驗更接近于傳統(tǒng)燃油車的加油體驗。隨著電池技術(shù)的不斷進(jìn)步和充電設(shè)備功率的提升，快充技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在較短時間內(nèi)為電動汽車補(bǔ)充大量電量，一些先進(jìn)的快充站已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)30分鐘內(nèi)為電動汽車充滿電。

無線充電技術(shù)通過電磁場傳輸能量，無需物理連接即可為電動汽車充電，極大提升了充電的便利性和靈活性。無線充電技術(shù)正在逐步成熟并應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。雖然目前仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)和成本問題，但隨著技術(shù)的不斷突破和市場的不斷擴(kuò)大，無線充電技術(shù)有望成為未來電動汽車充電的重要選擇。

充電設(shè)施還通過整合人工智能、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，變得更加智能、高效。用戶可以通過手機(jī)應(yīng)用實時監(jiān)控電池狀態(tài)、選擇最優(yōu)充電時段，并享受個性化的充電服務(wù)。智能化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為充電設(shè)施發(fā)展的重要趨勢。越來越多的充電站開始采用智能化管理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析優(yōu)化充電策略，提高充電效率和用戶體驗。同時，充電設(shè)施與智能電網(wǎng)的深度融合也在不斷推進(jìn)，為實現(xiàn)能源的雙向流動和高效利用提供了可能。

換電技術(shù)通過為電動汽車更換電池組的方式來實現(xiàn)快速補(bǔ)能，具有時間成本低、對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)勢。換電技術(shù)已經(jīng)在一些城市和地區(qū)得到了應(yīng)用和推廣。例如，蔚來汽車已經(jīng)在全國范圍內(nèi)建立了多個換電站，為蔚來車主提供便捷的換電服務(wù)。同時，一些地方政府也開始支持換電技術(shù)的發(fā)展，推動換電設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營。

超級電容技術(shù)為新能源汽車提供了靈活而高效的能量儲存方案，具有充放電速度快、循環(huán)壽命長等優(yōu)點。雖然目前超級電容技術(shù)在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用還相對有限，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，超級電容技術(shù)有望在未來得到更廣泛的應(yīng)用和推廣。

采用先進(jìn)芯片和算法提供高效、智能的充換電服務(wù)

電動汽車行業(yè)充換電基礎(chǔ)設(shè)施在建設(shè)和運(yùn)營過程中，需要用到多種芯片來保障其高效、安全和智能的運(yùn)行，包括主控芯片、功率半導(dǎo)體芯片、通信芯片、安全管理芯片、存儲芯片、電源管理芯片，還有溫度傳感器芯片、電流傳感器芯片、LED驅(qū)動芯片等。

電動汽車行業(yè)充換電基礎(chǔ)設(shè)施也在芯片上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，如高效率功率半導(dǎo)體技術(shù)，在快速充電應(yīng)用中，高壓超級結(jié)MOSFET因其卓越的效率和低阻抗特性，成為充電樁設(shè)計的優(yōu)選方案。這種芯片能夠顯著提升電能轉(zhuǎn)換效率，減少能量損失，從而加快充電速度。

還有采用碳化硅材料，因其獨特的性能優(yōu)勢，在充電樁領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。SiC功率器件具有更高的開關(guān)頻率、更低的導(dǎo)通電阻和更好的熱穩(wěn)定性，可以顯著提升充電樁的功率密度和效率，同時減小體積和重量。

如智能控制與管理技術(shù)，在充電樁的架構(gòu)中，MCU起到了中樞神經(jīng)的作用。它負(fù)責(zé)計量與計費的準(zhǔn)確性、支付安全、數(shù)據(jù)的加密與解密處理，以及充電作業(yè)的啟停控制。同時，MCU還支撐著人機(jī)交互界面的友好展示，確保充電樁與車輛系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)平臺間的無縫通訊。通過集成智能算法，MCU能夠?qū)崿F(xiàn)對電動汽車的有序充電控制，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況和用戶需求，自動調(diào)整充電功率和時間，以平衡電網(wǎng)負(fù)載，提高充電效率。

再如采用故障檢測與診斷技術(shù)，實時監(jiān)測充電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并診斷故障，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。這些技術(shù)通過集成傳感器和診斷算法，實現(xiàn)對充電樁的全方位監(jiān)控和維護(hù)。

電動汽車行業(yè)充換電基礎(chǔ)設(shè)施也通過采用先進(jìn)芯片實現(xiàn)高效能。如蔚來換電站采用了先進(jìn)的芯片技術(shù)來實現(xiàn)高效、智能的換電服務(wù)。具體來說，蔚來換電站高算力的Orin X芯片。特別是其第四代換電站，每個站標(biāo)配了4顆Orin X芯片，整站算力高達(dá)1016TOPS，這些芯片為換電站提供了強(qiáng)大的計算能力，支持換電過程中的復(fù)雜算法和實時數(shù)據(jù)處理。

蔚來換電站還配備了多顆超廣角激光雷達(dá)，與Orin X芯片協(xié)同工作，實現(xiàn)了卓越的環(huán)境感知能力。這些激光雷達(dá)能夠?qū)崟r掃描周圍環(huán)境，識別車輛位置、障礙物等信息，為換電過程提供精準(zhǔn)的空間定位和數(shù)據(jù)支持。

激光雷達(dá)的加入使得蔚來換電站能夠更準(zhǔn)確地引導(dǎo)車輛進(jìn)入換電區(qū)域，減少碰撞和刮擦的風(fēng)險。同時，在換電過程中，激光雷達(dá)還可以實時監(jiān)測電池包的狀態(tài)和位置，確保換電過程的安全和穩(wěn)定。

蔚來換電站還依托電力云和邊緣計算終端構(gòu)建的多維感知系統(tǒng)，對電池溫度、濕度、煙霧、水浸、異物、電壓溫度絕緣告警、充電機(jī)和液冷系統(tǒng)等進(jìn)行智能管理。這種智能管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測換電站的各項指標(biāo)，確保換電站的穩(wěn)定運(yùn)行和高效服務(wù)。

寫在最后

電動汽車行業(yè)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)創(chuàng)新正在不斷推進(jìn)，并呈現(xiàn)出多元化、智能化的發(fā)展趨勢，這些技術(shù)創(chuàng)新提高了充電效率和用戶體驗。同時，電動汽車行業(yè)充換電基礎(chǔ)設(shè)施也需要用到多種類型的芯片來保障其高效、安全和智能的運(yùn)行。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的不斷發(fā)展，這些芯片的性能和可靠性也在不斷提升，為電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展提供有力支持。