电动汽车的未来是智能的

复杂系统的设计必须始终考虑大量的技术、工艺、环境和立法限制。现在另一个不容忽视的方面是关于尊重环境的方面：因此，新技术旨在寻找满足这一要求的解决方案，完全专注于能源效率、减少能源浪费和提高系统产量。

电动汽车

机动性同样注重涉及旨在减少二氧化碳排放和尊重环境的仔细规划。实施涉及电动机领域，因此也涉及电力电子领域。在处理可持续移动性时，多年来，在混合动力汽车 (HEV)、插电式混合动力汽车的各种实施中，电动汽车 (E-Mobility) 的解决方案已得到解决。汽车 (PHEV) 和全电动汽车 (EV)。这些车辆现在是工程杰作，其中电子（数字和动力）、机械和 IT 协同工作，以最大限度地减少未燃烧气体的排放并使 HEV 和 PHEV 情况下的两个发动机同步，并通过正确管理排放和充电来优化消耗EV 情况下的蓄电池。

制造商现在几乎都适合电动世界的生产，以至于即使是奥迪、梅赛德斯-奔驰或宝马（这在很大程度上归功于汽油和柴油发动机）等历史悠久的综合品牌也将他们的第一个高市场上电动汽车的性能模型。正是市场本身开始显示出转变的最初迹象：这一趋势持续增长，公共交通和货物运输车辆的数量已达到约 600 万辆，而预测到 2030 年将有约 1.6 亿辆汽车。迄今为止，中国是推动力，约占汽车总量的三分之一。在立法层面，欧洲和美国已经表明了减少温室气体排放的意愿，这将有利于新型电动和混合动力汽车以及可再生能源。

电动汽车中的电力电子

电力牵引涉及多种电子设备。在高科技交通工具中，创新的安全装置至关重要：大量智能传感器能够检测和处理有关障碍物的数据，保持预设速度和与前方车辆的恒定距离（ACC – 自适应巡航）控制）、超车时检测死角、保持车道（LKAS – 车道保持辅助系统）或在必要时自动制动（BAS – 制动辅助系统）。

在推进方面，在车载功率设备中，功率逆变器和BMS（电池管理系统）发挥着更大的作用，两者都在不断受到设计师和工程师的研究。BMS 必须能够管理大功率，精心控制电池组的温度和电流，以及管理再生制动器的充电。EVSE（电动汽车供电设备）或充电模块是完成设计框架的车外设备之一，它允许将电力从电网传输到车辆。

EVSE 和智能充电

电动汽车供电设备是更复杂基础设施的一部分，未来将插入智能配电网络（称为智能电网），该网络允许对称为“插件”的设备（事实上包括电动汽车和PHEV）进行充电。电动车辆供电设备主要由配备通信接口的微处理器装置和发电单元组成，发电单元产生为车辆充电所需的能量。为了实现更大的行驶自主性，如果一方面电动汽车需要更高容量的蓄电池，另一方面电动车辆供电设备必须保证可接受的充电时间。

这种需要导致更高的电源，因此需要设计和制造充电装置，以管理极高的电流，并解决所有相关问题（充分的散热、为连接器特制的绝缘材料、非常高的导电性电缆）。我们讨论的电流范围从家用电动汽车供电设备的16安培到供应125安培的系统，甚至是能够提供敢达350安培直流电的最新充电站。

车辆到电网

直到十年前，大多数充电站都不是智能充电类型，因为充电控制协议基于模拟电路，与应用类型相比，它不是很通用。随着时间的推移，EVSE 的要求变得越来越复杂，以至于决定将实际充电模块与数字控制模块（供电设备通信控制器或 SECC）结合起来，这使您可以实现众多功能并满足电动汽车制造商的需求，创造一个真正的副服务生态系统。

执行此任务的标准和协议集被称为 V2G（车辆到电网），并在 ISO15118（及其衍生版本）中进行了解释，它提供了控制消息和能量传输的双向通信。事实上，从这个意义上讲，电力可以从网络传输到车辆，反之亦然从电动汽车传输到网络。

这允许优化电池组中电荷的存在，并且还可以重复利用蓄电池中的能量以反馈到网络中。汽车有 90% 的时间都在停放，这意味着当时车内所含的电力未被使用；V2G 的想法是利用这种累积的电荷来应对能源需求的峰值。此外，V2G 与可再生和非连续能源转换点很好地集成，例如风能或光伏系统：如果在给定时刻系统生产短缺，网络可以自主决定使用电动汽车电池缓冲任何能源需求，以及如果生产过剩，可以注入额外的能量来为需要它的车辆充电。

V2G 协议的消息传递提供了许多其他服务，包括自动车辆识别、连接到电力网络的用户的授权以及基于时间段和所需充电功率的费率配置之间的区分。EV 和 EVSE 之间的物理通信通道是有线（电力线通信）或无线（WLAN）。

智能充电WBG

工程师面临的挑战之一无疑是 EVSE 中使用的功率器件。对电流的需求如此之高，以至于经典设备在支持它的同时，可能会出现诸如导致设备成本增加的附带问题，从而破坏产品的可扩展性。例如，考虑到由于所涉及的高功率导致的散热，这需要专门设计且尺寸正确的散热器，从而使系统更加昂贵、笨重和笨重。从这个意义上说，技术已经领先，而 WBG（宽带隙) 设备是可行的解决方案之一。

图 1：英飞凌 CoolSiC™ 系列

例如，英飞凌凭借全新的 CoolSiC™ 系列，能够管理高达 1200 V 和 200 A 的高功率，使用一系列器件，包括肖特基二极管、SiC MOSFET 和 SiC 模块，所有这些器件都是为汽车应用而设计和启用的。ROHM Semiconductor 还拥有自己的超高功率 WBG 型器件系列，例如开关频率超过 100kHz 的 MOSFET 模块。

不远的将来

E-Mobility 和 WBG 设备已经找到了一种相互牵引的方法，一方面，EV 和 EVSE 需要具有高功率密度、高性能和小尺寸的新设备的完美结合；另一方面，世界银行集团寻求正确推动大规模渗透市场。

审核编辑 黄昊宇