打造快速又靈活的電動車充電網(wǎng)絡

在全球政府致力于追求永續(xù)目標的當前，汽車產(chǎn)業(yè)計劃到2025年前將投資超過3300億美元推動汽車電氣化，電動車（EV）轉型已是勢在必行。然而未來當小區(qū)中有數(shù)千臺電動車同時插上插頭充電時，將會使得電網(wǎng)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(chǎn)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(wěn)健。而半導體技術是讓充電更加安全、實惠且永續(xù)的關鍵所在。

加快充電速度，讓更多電動車上路
變化常會讓消費者面臨不確定性，直到大家信任產(chǎn)品之后才不會如此。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，以及充好電并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，或是最后一刻才決定的一日游，為了實現(xiàn)此目標，尖端技術扮演了重要角色。嵌入式處理技術，例如TI的 C2000實時微控制器等，能搭配絕緣式閘極驅動器和完整整合的氮化鎵（GaN）電源產(chǎn)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。相較于傳統(tǒng)的硅基材料，GaN 技術能以更高的切換頻率在多階電源拓撲下運作，讓充電作業(yè)更加快速、更有效率。這代表工程師可為電源系統(tǒng)設計更小型的磁性組件，減少以銅與其他原物料制作之組件的相關成本。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(xiàn)在的容量則已超過350千瓦，而且還在持續(xù)提升。因此，電動車的充電速度將會更快，有助于確保充電裝置不會成為妨礙更多電動車上路的瓶頸。



 
圖一 : 電動車加快充電速度，有助于確保充電裝置不會成為妨礙更多電動車上路的瓶頸。

免除充電麻煩的技術
從宏觀層面來看，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。智能型技術與雙向充電功能可透過量測消費者的習慣并實時調(diào)整，協(xié)助因應相關挑戰(zhàn)。

由于大多人下班后都會待在家中，因此需要管理大家同時產(chǎn)生的充電需求。半導體技術可透過智能型能源計量功能，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(wěn)健性提升，即可協(xié)助連結至電網(wǎng)，以將耗電量優(yōu)化。與對天氣型態(tài)敏感的智能型調(diào)溫器類似，采用Wi-Fi和Sub-1 GHz 標準（如 Wi-SUN）的智能型能源計量功能，可追蹤電價的實時調(diào)整情況，并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汽車充電的重要環(huán)節(jié)。

雙向充電讓消費者可將多余的電力輸送回電網(wǎng)。TI 的能源計量技術可量測電動車、消費者的電池和電網(wǎng)之間的配電流動情況。對現(xiàn)代工作場所來說，搭載智能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，其電動車即處于閑置狀態(tài)，如此一來，電網(wǎng)業(yè)者就能根據(jù)需求來搭配太陽能發(fā)電與風力發(fā)電。



圖二 : 縮短充電程序所需時間非常重要，這意味著需要減少在外的充電時間，并大幅提升便利性。

熟悉的交易轉為電氣化
時間就是金錢，因此縮短充電程序所需時間非常重要。這意味著需要減少在外的充電時間，并大幅提升便利性。長久以來，駕駛人都已習慣了加油站；在此他們可以加油，并以迅速簡單的交易方式完成付款。電動車駕駛人則可透過技術享有類似的付款與聯(lián)機便利性。搭載Linux軟件的TI Sitara處理器支持開放充電協(xié)議（Open Charge Point Protocol；OCPP）與ISO 15118標準車輛到電網(wǎng)通訊接口，可在電動車、充電站和公用事業(yè)之間順暢進行交易與信息交換作業(yè)。

消費者終究會開始重視充電站的便利性與可及性，這有助于減少行駛距離焦慮，并進一步提升大眾對電動車的需求。就推動轉型至電氣化的充電基礎設施而言，半導體技術在改善可及性、便利性或可購性上，都是關鍵所在。