打造快速又靈活的電動車充電網路

作者 : TI

在邁向電氣化的旅程中,提供可產生、儲存、傳輸與分配額外電力的靈活基礎架構至關重要,而半導體技術是讓充電更加安全、實惠且永續的關鍵所在。

在全球政府致力於追求永續目標的當前,汽車產業計劃到2025年前將投資超過3,300億美元推動汽車電氣化,電動車(EV)轉型已是勢在必行。然而未來當社區中有數千台電動車同時插上插頭充電時,將會使得電網面臨前所未有的大量需求。

在邁向電氣化的旅程中,提供可產生、儲存、傳輸與分配額外電力的靈活基礎架構至關重要,如此才能使電動車充電更加快速、實惠、安全且穩健。而半導體技術是讓充電更加安全、實惠且永續的關鍵所在。

變化常會讓消費者面臨不確定性,直到大家信任產品之後才不會如此。電動車的潛在買家也不例外。他們必須對行駛距離、充電站的可及性,以及充好電並重新上路的所需時間,抱有充分的信心。

便利性與可購性都十分重要,因為家用車必須能夠因應開往超市的短距離路程,或是最後一刻才決定的一日遊,為了實現此目標,尖端技術扮演了重要角色。嵌入式處理技術,例如C2000即時微控制器等,能搭配絕緣式閘極驅動器和完整整合的氮化鎵(GaN)電源產品流暢運作,進而提升充電效率。

提升效率時,尺寸至關重要,因此縮小如DC wallbox等可攜式DC充電器的尺寸,可望帶來龐大效益與更佳的成本效益。GaN技術能以更高的切換頻率在多階電源拓撲下運作,因此相較於傳統的矽基材料,能讓充電作業更加快速、更有效率。這代表工程師可為電源系統設計更小型的磁性元件,減少以銅與其它原物料製作之元件的相關成本。此外,多階拓撲的效率也更高,因此可減少散熱或冷卻所需的電力。以上所有特點相輔相成,可降低電動車車主的整體擁有成本。

同時,DC快速充電站的容量則已大幅改善。過去的標準曾是150千瓦,但現在的容量則已超過350千瓦,而且還在持續提升中。因此,電動車的充電速度將會更快,有助於確保充電裝置不會成為妨礙更多電動車上路的瓶頸。

就宏觀層面而言,最佳的配電與負載分配,是確保基礎設施能在尖峰使用期間保有靈活性的關鍵。智慧型技術與雙向充電功能可透過量測消費者的習慣並即時調整,協助因應相關挑戰。

由於大多人下班後都會待在家中,因此需要管理大家同時產生的充電需求。半導體技術可透過智慧型能源計量功能,免除充電的麻煩,進而提升配電管理的靈活性。

隨著電流感測和電壓感測技術的穩健性提升,即可協助連結至電網,以將耗電量最佳化。與對天氣型態敏感的智慧型調溫器類似,採用Wi-Fi和Sub-1GHz標準(如Wi-SUN)的智慧型能源計量功能,可追蹤電價的即時調整情況,並做出更佳的電源管理決策。在美國和歐洲,預期使用太陽能供電的住家會是儲存能源和電動車充電的重要環節。

雙向充電讓消費者可將多餘的電力輸送回電網。TI的能源計量技術可量測電動車、消費者的電池和電網之間的配電流動情況。對現代工作場所來說,搭載智慧型能源計量功能的雙向充電站可望帶來變革,因為當電動車的車主工作時,其電動車即處於閒置狀態,如此一來,電網業者就能根據需求來搭配太陽能發電與風力發電。

 

 

 

 

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