智能充電解決方案加速電動(dòng)汽車

電動(dòng)汽車（e-mobility）正在成為取代道路運(yùn)輸中對(duì)化石燃料的依賴的最有前途的技術(shù)解決方案之一。與基于內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車 (EV) 的排氣管排放為零，為改善空氣質(zhì)量做出了重大貢獻(xiàn)，尤其是在大城市中心?？紤]到公路運(yùn)輸仍然是貨物和人員流動(dòng)的主要方式，很明顯，電動(dòng)汽車是汽車脫碳最簡(jiǎn)單可行的解決方案，大大減少了空氣和噪音污染。盡管電動(dòng)汽車提供了巨大的潛力，但如今電動(dòng)汽車的數(shù)量?jī)H占新注冊(cè)車輛的一小部分。

限制電動(dòng)汽車普及的主要因素如下：

有限的自主權(quán)（與內(nèi)燃機(jī)汽車相比），取決于當(dāng)前用于電池制造的技術(shù)；

購(gòu)買價(jià)格，明顯高于傳統(tǒng)車輛；

潛在用戶的看法，仍然對(duì)轉(zhuǎn)向完全電動(dòng)解決方案持部分懷疑態(tài)度；

廣泛使用的充電站。

最后一個(gè)方面涉及電動(dòng)汽車與配電網(wǎng)絡(luò)（智能電網(wǎng)）之間的相互作用。為了使電動(dòng)汽車取得成功，公共充電站必須在領(lǐng)土上有更大的分布，并且能夠支持諸如 Vehicle2Grid (V2G) 之類的智能充電應(yīng)用。事實(shí)上，此功能能夠在本地平衡不規(guī)則的電力生產(chǎn)，從而更有效地利用配電網(wǎng)絡(luò)。

智能充電

智能充電是指使電動(dòng)汽車的充電過(guò)程適應(yīng)配電網(wǎng)絡(luò)的使用條件和車輛用戶的需求。智能充電的前提是存在一個(gè)系統(tǒng)，其中電動(dòng)汽車（EV）和充電設(shè)備共享數(shù)據(jù)連接，而充電設(shè)備又與供電商共享數(shù)據(jù)連接。與傳統(tǒng)充電系統(tǒng)（無(wú)數(shù)據(jù)連接）不同，智能充電允許遠(yuǎn)程控制充電站，并有機(jī)會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特定需求監(jiān)控或限制用電量。換句話說(shuō)，充電過(guò)程可以通過(guò)外部事件的發(fā)生而改變，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)之間的自適應(yīng)集成。

可以通過(guò)不同的方式或級(jí)別來(lái)實(shí)施智能充電：

根據(jù)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的價(jià)格信號(hào)或其他信息激活或停用收費(fèi)；

增加或減少可用于充電的電力，以千瓦為單位；

支持雙向充電模式，通過(guò)這種模式，電動(dòng)汽車電池可以在有限的時(shí)間內(nèi)為電網(wǎng)提供能量。這顯然是 V2G（車輛到電網(wǎng)）應(yīng)用的一個(gè)例子。

智能充電技術(shù)提供了幾個(gè)潛在的優(yōu)勢(shì)。首先，它對(duì)當(dāng)前的電力分配基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了不必要的徹底改變。事實(shí)上，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年電動(dòng)汽車數(shù)量的增長(zhǎng)將導(dǎo)致能源需求達(dá)到峰值，只要全電動(dòng)汽車使用智能充電，就可以在不修改網(wǎng)絡(luò)的情況下進(jìn)行管理。平均而言，大多數(shù)車輛在其使用壽命的 95% 內(nèi)都處于停放狀態(tài)，這提供了管理靈活充電周期的機(jī)會(huì)，這些周期分布在車輛不使用期間。智能充電的強(qiáng)制性要求是存在前面提到的雙向通信。該站必須能夠傳輸當(dāng)前的充電狀態(tài)和適用于特定車輛的約束，并能夠接收有關(guān)當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格或可用功率的任何限制的信息。該充電站還可以優(yōu)化多輛車同時(shí)充電的過(guò)程。最后，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用時(shí)間應(yīng)用可變的動(dòng)態(tài)費(fèi)率，從而為最終用戶節(jié)省開(kāi)支。

商用設(shè)備

智能充電意味著存在節(jié)能充電站。為滿足對(duì)高效電動(dòng)汽車充電站日益增長(zhǎng)的需求，英飛凌科技開(kāi)發(fā)了兩款基于碳化硅技術(shù)的新型電源模塊。無(wú)論是易1B和2B易電源模塊（圖1中的充電站），適用于EV，集成CoolSiC MOSFET和屬于EasyPACK 1200 V族。電源模塊有兩種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可最大限度地提高效率并降低冷卻成本。用于電源模塊的標(biāo)準(zhǔn) EasyPACK 封裝具有行業(yè)領(lǐng)先的低漏電感。這有助于構(gòu)建高達(dá) 120/150 kW 的充電站的堆疊模塊化解決方案。集成的 NTC 溫度傳感器有助于組件監(jiān)控。

圖 1：CoolSIC Easy 2B 電源模塊

碳化硅功率 MOSFET，如SCTW100N65G2AG和功率肖特基整流器，如STPSC10H12（均由意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)）具有高工作電壓和硬開(kāi)關(guān)條件下的出色性能。這些基于 SiC 的器件能夠制造更小、更好的組件，從而支持電動(dòng)汽車的進(jìn)步。一個(gè)例子是ZapCharger Portable（圖 2），它是最小的電動(dòng)汽車充電站。該充電器基于意法半導(dǎo)體的碳化硅MOSFET，能效高達(dá)97%，適用于任何電動(dòng)汽車和任何電網(wǎng)。

圖 2：意法半導(dǎo)體 ZapCharger

Wolfspeed是全球首屈一指的 SiC 和 GaN 電源解決方案供應(yīng)商，通過(guò)推出E 系列 SiC MOSFET，這是業(yè)內(nèi)首個(gè)通過(guò)汽車認(rèn)證、具備 PPAP 功能且防潮的 MOSFET，從而擴(kuò)大了其在碳化硅領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

審核編輯 黃昊宇