如何推動(dòng)電動(dòng)汽車更加安全、高效的發(fā)展

半導(dǎo)體供應(yīng)商不僅可以為汽車行業(yè)提供改善環(huán)境的解決方案，還可以推動(dòng)電動(dòng)汽車更加安全、高效的發(fā)展。

編譯來源：eetimes

根據(jù)Gartner 數(shù)據(jù)顯示，2022 年電動(dòng)汽車的出貨量將達(dá)到 600 萬輛，高于 2021 年的 450 萬輛，到 2030 年這一數(shù)字將達(dá)到 3600 萬輛。另外世界各國(guó)為實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保發(fā)行的各項(xiàng)政策也推動(dòng)著電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。例如，在歐盟，從 2035 年起銷售的汽車和貨車必須實(shí)現(xiàn)零排放，中期目標(biāo)是到 2025 年將二氧化碳排放量（與 2021 年的水平相比）減少 15%，到 2030 年減少 55%。這里是電動(dòng)汽車的最大市場(chǎng)，甚至還有規(guī)定要求電動(dòng)汽車到 2030 年占所有銷量的 40%。

對(duì)于汽車制造商來說，他們需要盡可能的避免受到汽車供應(yīng)鏈的影響以達(dá)到更快的速度投入生產(chǎn)。此外他們還需要繼續(xù)改進(jìn)他們的電動(dòng)汽車，吸引更多賣家轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車市場(chǎng)，并與新進(jìn)入市場(chǎng)的汽車制造商進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。

智能化電池

電動(dòng)汽車最重要的兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)因素是汽車的充電速度及行駛里程。而續(xù)航里程和充電時(shí)間都與汽車電池及其周圍的電池管理系統(tǒng) (BMS) 密切相關(guān)。事實(shí)上，電池是電動(dòng)汽車中最昂貴的部分，也是提供最大差異化的組件。

如果給汽車配備更大的電池，就可以增加汽車的續(xù)航里程，但這也大大增加了汽車的整體成本，同時(shí)增加了汽車的重量并占用了更多的空間。

相反，人們可以通過充分了解其局限性來更好地利用現(xiàn)有電池。云連接的智能電池是一個(gè)具有巨大前景的概念。電池的數(shù)字孿生模型內(nèi)置在云中，它結(jié)合了物理，機(jī)器學(xué)習(xí)和AI算法，不僅使用單個(gè)汽車的數(shù)據(jù)，而且使用整個(gè)車隊(duì)的數(shù)據(jù)。

連接電池和數(shù)據(jù)收集的概念并不新鮮。不過，你收集的數(shù)據(jù)類型，你如何收集它，以及你如何處理數(shù)據(jù)，為創(chuàng)新和差異化提供了很大的潛力。

這種智能電池的優(yōu)點(diǎn)包括能夠擴(kuò)大預(yù)測(cè)范圍，從而提高電池的效率，以及延長(zhǎng)電池壽命。它可以實(shí)現(xiàn)更快的充電速度并且可以評(píng)估電池的剩余電量，這有助于降低總體成本。

來自智能電池的數(shù)據(jù)能夠?qū)﹄姵匦袨檫M(jìn)行建模使汽車制造商能夠預(yù)測(cè)電池的健康狀態(tài)和充電狀態(tài)，還可用于通過推薦充電和駕駛策略、預(yù)測(cè)性維護(hù)以及在問題發(fā)生之前發(fā)現(xiàn)可能的問題來優(yōu)化電池壽命，從而提高可靠性和安全性。

為了創(chuàng)造智能電池，半導(dǎo)體供應(yīng)商是推動(dòng)者，為數(shù)據(jù)采集、通信和處理提供芯片組。汽車中的數(shù)據(jù)采集應(yīng)基于精確、安全、可靠的本地傳感能力，以及與云的靈活、安全的連接。

收集的數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確、相關(guān)，并且采集到的數(shù)據(jù)必須符合電池型號(hào)的要求、電池系統(tǒng)的數(shù)據(jù)刷新率，以及滿足最高的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，即使在非常惡劣的電磁和環(huán)境條件下也是如此。

但要充分發(fā)揮智能電池的潛力，價(jià)值鏈中所有參與者都需要密切合作：汽車制造商、系統(tǒng)集成商和一級(jí)供應(yīng)商、電池制造商、軟件和服務(wù)提供商以及半導(dǎo)體供應(yīng)商。

可以共同建立一個(gè)高效的生態(tài)系統(tǒng)，以縮短上市時(shí)間并確?；ゲ僮餍浴Ｍㄟ^建立強(qiáng)大的合作伙伴關(guān)系，來鼓勵(lì)服務(wù)提供商創(chuàng)建新的用例和應(yīng)用程序。

高速充電

但是，車輛中的充電基礎(chǔ)設(shè)施和BMS電子設(shè)備如何促進(jìn)快速充電呢？

在設(shè)計(jì)充電系統(tǒng)時(shí)，需要考慮多個(gè)因素，例如速度。但原始設(shè)備制造商還需要考慮安全性、可靠性和功率輸出的精確測(cè)量。

一切都需要協(xié)調(diào)，以便為駕駛員提供一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。互操作性是另一個(gè)不斷變化的目標(biāo)——我們?nèi)绾未_保司機(jī)可以使用來自多個(gè)供應(yīng)商的充電器并且可以直接透明地計(jì)費(fèi)？

如今的直流快速充電器通常需要 30 到 45 分鐘才能將電池充電至 80%。這是可以接受的，但對(duì)于趕時(shí)間的司機(jī)來說仍然太慢了。因此提高充電速度帶來了艱巨的技術(shù)挑戰(zhàn)，包括由于充電電纜的內(nèi)阻而產(chǎn)生的大電流。

目前有可能實(shí)現(xiàn)的方法是將電動(dòng)汽車的系統(tǒng)電壓從當(dāng)今最常見的 400 V 提高到 800 V。電池電壓翻倍后，理論上可以實(shí)現(xiàn)兩倍的充電速度，可能只需 15 分鐘，而且電纜可以保持在可管理的尺寸和重量。到2025年，800V有望成為電動(dòng)汽車市場(chǎng)的主流技術(shù)；隨著充電速度的加快，消費(fèi)者可能會(huì)接受續(xù)航里程更小的汽車。

然而，轉(zhuǎn)向 800 V 也會(huì)產(chǎn)生一些問題。較高的電壓會(huì)帶來更大的電弧損壞可能性，因此隔離要求更嚴(yán)格。此外，汽車牽引逆變器中的組件必須額定電壓為800 V。

與 400 V 架構(gòu)相比，800 V BMS 需要監(jiān)控兩倍的電池單元，雖然性能相同，但電磁兼容性挑戰(zhàn)越來越大。總的來說，所有這些變化都會(huì)增加系統(tǒng)成本，畢竟更快的充電需要付出相應(yīng)代價(jià)。

加速變革

隨著未來幾年發(fā)生如此多的變化，創(chuàng)新的速度對(duì)汽車制造商來說至關(guān)重要。與消費(fèi)行業(yè)相比，汽車行業(yè)傳統(tǒng)上設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，采用新技術(shù)的速度較慢，為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，他們必須縮短上市時(shí)間并找到加速產(chǎn)品開發(fā)的方法。

一些公司已經(jīng)表明，他們很快就能在短短 12 個(gè)月內(nèi)完成新設(shè)計(jì)的構(gòu)思到生產(chǎn)，而這種壓縮的開發(fā)周期也會(huì)變得更加普遍。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，我們看到汽車制造商在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方式上發(fā)生了變化，許多制造商采用了模塊化方法，例如大眾的 MEB（模塊化電驅(qū)動(dòng)矩陣）平臺(tái)有助于降低成本并加速開發(fā)。大眾在 MEB 平臺(tái)中采用了 NXP 的 BMS，以增加車輛續(xù)航里程、延長(zhǎng)電池壽命并增強(qiáng)安全性。

無論動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力來源為何，當(dāng)今汽車中的電子設(shè)備數(shù)量都在不斷增加。從由硬件定義的車輛轉(zhuǎn)變?yōu)橛绍浖Q定其功能和性能的車輛。

半導(dǎo)體供應(yīng)商需要從僅提供組件轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┚哂蓄A(yù)先驗(yàn)證的硬件和軟件的完整系統(tǒng)解決方案。這些解決方案應(yīng)處理聯(lián)網(wǎng)汽車的低級(jí)軟件和中級(jí)軟件，使汽車制造商能夠?qū)Ｗ⒂谕ㄟ^高級(jí)軟件來增加價(jià)值，并更容易在多個(gè)模型中重用軟件。

通過合作，半導(dǎo)體供應(yīng)商及其生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴可以創(chuàng)建汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商正在尋找的解決方案——使汽車的電氣化對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生積極的影響。半導(dǎo)體供應(yīng)商不僅可以提供改善環(huán)境的解決方案，而且還可以確保汽車更安全、更高效、更易于駕駛。

編輯：黃飛

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