智能充電解決方案加速電動汽車

電動汽車（e-mobility）正在成為取代道路運輸中對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]到公路運輸仍然是貨物和人員流動的主要方式，很明顯，電動汽車是汽車脫碳最簡單可行的解決方案，大大減少了空氣和噪音污染。盡管電動汽車提供了巨大的潛力，但如今電動汽車的數(shù)量僅占新注冊車輛的一小部分。

限制電動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)；

購買價格，明顯高于傳統(tǒng)車輛；

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

廣泛使用的充電站。

最后一個方面涉及電動汽車與配電網(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汽車的充電過程適應(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系統(tǒng)，其中電動汽車（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，充電過程可以通過外部事件的發(fā)生而改變，從而實現(xiàn)電動汽車和智能電網(wǎng)之間的自適應(yīng)集成。

可以通過不同的方式或級別來實施智能充電：

根據(jù)來自網(wǎng)絡(luò)運營商的價格信號或其他信息激活或停用收費；

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，通過這種模式，電動汽車電池可以在有限的時間內(nèi)為電網(wǎng)提供能量。這顯然是 V2G（車輛到電網(wǎng)）應(yīng)用的一個例子。

智能充電技術(shù)提供了幾個潛在的優(yōu)勢。首先，它對當(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。事實上，預(yù)計未來幾年電動汽車數(shù)量的增長將導(dǎo)致能源需求達(dá)到峰值，只要全電動汽車使用智能充電，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，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)前市場價格或可用功率的任何限制的信息。該充電站還可以優(yōu)化多輛車同時充電的過程。最后，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際使用時間應(yīng)用可變的動態(tài)費率，從而為最終用戶節(jié)省開支。

商用設(shè)備

智能充電意味著存在節(jié)能充電站。為滿足對高效電動汽車充電站日益增長的需求，英飛凌科技開發(fā)了兩款基于碳化硅技術(shù)的新型電源模塊。無論是易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)體開發(fā)）具有高工作電壓和硬開關(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，從而支持電動汽車的進(jìn)步。一個例子是ZapCharger Portable（圖 2），它是最小的電動汽車充電站。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，通過推出E 系列 SiC MOSFET，這是業(yè)內(nèi)首個通過汽車認(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