電動汽車充換電站快速建設，先進芯片和算法提升充換電效率

電子發(fā)燒友網報道（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心的問題。電動汽車充換電基礎設施包括充電站和換電站，是電動汽車產業(yè)發(fā)展的重要支撐。過去這些年，電動汽車充換電基礎設施不時傳出各種問題，如充電樁數量不足、分布不均，充電速度慢，充電服務信息化水平低等。

電動汽車充換電基礎設施的建設和發(fā)展，嚴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，產業(yè)界正在積極改善，無論是充電基礎設施還是換電基礎設施都在加速建設，同時，充換電基礎設施在技術上也在不斷創(chuàng)新。

電動汽車充換電基礎設施加速建設、技術不斷創(chuàng)新

充電基礎設施方面，根據最新數據，截至2024年8月，全國充電基礎設施累計數量已達到1099.9萬臺，同比增長52.6%。在過去的幾個月中，充電基礎設施增量顯著，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，充電基礎設施增量為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%。

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

隨著技術的不斷進步，充電和換電技術都將迎來新的發(fā)展機遇，其中幾個關鍵創(chuàng)新點在于：快充技術、無線充電技術、智能化和網絡化、換電技術、超級電容技術等。

快充技術通過提高充電功率，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。隨著電池技術的不斷進步和充電設備功率的提升，快充技術已經能夠實現在較短時間內為電動汽車補充大量電量，一些先進的快充站已經能夠實現30分鐘內為電動汽車充滿電。

無線充電技術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。無線充電技術正在逐步成熟并應用于商業(yè)領域。雖然目前仍面臨一些技術挑戰(zhàn)和成本問題，但隨著技術的不斷突破和市場的不斷擴大，無線充電技術有望成為未來電動汽車充電的重要選擇。

充電設施還通過整合人工智能、大數據分析和物聯(lián)網技術，變得更加智能、高效。用戶可以通過手機應用實時監(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。智能化和網絡化已經成為充電設施發(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)，通過數據分析優(yōu)化充電策略，提高充電效率和用戶體驗。同時，充電設施與智能電網的深度融合也在不斷推進，為實現能源的雙向流動和高效利用提供了可能。

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

超級電容技術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在電動汽車領域的應用還相對有限，但隨著技術的不斷進步和成本的降低，超級電容技術有望在未來得到更廣泛的應用和推廣。

采用先進芯片和算法提供高效、智能的充換電服務

電動汽車行業(yè)充換電基礎設施在建設和運營過程中，需要用到多種芯片來保障其高效、安全和智能的運行，包括主控芯片、功率半導體芯片、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驅動芯片等。

電動汽車行業(yè)充換電基礎設施也在芯片上進行技術創(chuàng)新，如高效率功率半導體技術，在快速充電應用中，高壓超級結MOSFET因其卓越的效率和低阻抗特性，成為充電樁設計的優(yōu)選方案。這種芯片能夠顯著提升電能轉換效率，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，在充電樁領域展現出廣闊的應用前景。SiC功率器件具有更高的開關頻率、更低的導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，在充電樁的架構中，MCU起到了中樞神經的作用。它負責計量與計費的準確性、支付安全、數據的加密與解密處理，以及充電作業(yè)的啟停控制。同時，MCU還支撐著人機交互界面的友好展示，確保充電樁與車輛系統(tǒng)、互聯(lián)網平臺間的無縫通訊。通過集成智能算法，MCU能夠實現對電動汽車的有序充電控制，根據電網負荷情況和用戶需求，自動調整充電功率和時間，以平衡電網負載，提高充電效率。

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

電動汽車行業(yè)充換電基礎設施也通過采用先進芯片實現高效能。如蔚來換電站采用了先進的芯片技術來實現高效、智能的換電服務。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，每個站標配了4顆Orin X芯片，整站算力高達1016TOPS，這些芯片為換電站提供了強大的計算能力，支持換電過程中的復雜算法和實時數據處理。

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

激光雷達的加入使得蔚來換電站能夠更準確地引導車輛進入換電區(qū)域，減少碰撞和刮擦的風險。同時，在換電過程中，激光雷達還可以實時監(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、充電機和液冷系統(tǒng)等進行智能管理。這種智能管理系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測換電站的各項指標，確保換電站的穩(wěn)定運行和高效服務。

寫在最后

電動汽車行業(yè)充換電基礎設施的技術創(chuàng)新正在不斷推進，并呈現出多元化、智能化的發(fā)展趨勢，這些技術創(chuàng)新提高了充電效率和用戶體驗。同時，電動汽車行業(yè)充換電基礎設施也需要用到多種類型的芯片來保障其高效、安全和智能的運行。隨著技術的不斷進步和市場的不斷發(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。