我們的寬帶隙電源、檢測(cè)和連接技術(shù)使工程師能夠?qū)崿F(xiàn) V2G 儲(chǔ)能，從而促進(jìn)更加可持續(xù)、高效且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的能源管理。
全球各地的老式電網(wǎng)都面臨著空前高漲的需求，而且這種壓力只會(huì)隨著汽車(chē)電氣化而逐漸加劇。但是，如果電動(dòng)汽車(chē) (EV) 可以通過(guò)電力回饋來(lái)減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，會(huì)怎樣呢?
這個(gè)概念被稱(chēng)為車(chē)輛到電網(wǎng) (V2G)，設(shè)想電動(dòng)汽車(chē)可提供電池電源儲(chǔ)存的電能以增強(qiáng)電網(wǎng)功能，特別是在電力峰值需求時(shí)段。隨著新的充電和電池儲(chǔ)能解決方案的出現(xiàn)以及經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)被重新部署，這一愿景逐漸引起關(guān)注。
隨著各國(guó)努力減排和發(fā)展可再生能源，環(huán)境目標(biāo)也推動(dòng)了這一愿景的實(shí)現(xiàn)。汽車(chē)電氣化是這一旅程的一部分，但管理數(shù)百萬(wàn)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主的電力需求將是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。每輛電動(dòng)汽車(chē)行駛 100 英里平均所需的能量與每天為普通家庭供電所需的能量大致相同。如果所有車(chē)主同時(shí)充電，電網(wǎng)會(huì)面臨巨大壓力。
“問(wèn)題不在于電網(wǎng)的整體容量，” TI 電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施部門(mén)總經(jīng)理 Henrik Mannesson 表示，“電網(wǎng)的峰值容量才是真正的問(wèn)題所在。眾所周知，隨著我們?cè)絹?lái)越依賴(lài)電力，這些峰值越來(lái)越高，而且出現(xiàn)的越來(lái)越頻繁。極端天氣事件進(jìn)一步加劇了電網(wǎng)的壓力。借助半導(dǎo)體技術(shù)， V2G 雙向充電可以緩解用電高峰，讓我們所有人受益。”
支持雙向充電的半導(dǎo)體技術(shù)可以將電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)能系統(tǒng)，并在需要時(shí)將電力回饋到電網(wǎng)。通過(guò)優(yōu)化電力負(fù)載管理，寬帶隙電源管理、檢測(cè)和連接技術(shù)可以確保更可靠、更智能和更安全的電網(wǎng)，為可再生能源的發(fā)展鋪平道路。
GaN 助力實(shí)現(xiàn)更快、能效更高的充電
創(chuàng)建更高效 V2G 解決方案的構(gòu)建塊之一是寬帶隙技術(shù)功率半導(dǎo)體，如氮化鎵 (GaN)。與傳統(tǒng)硅功率器件相比，GaN 在電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)充電站和儲(chǔ)能系統(tǒng)等應(yīng)用中可以將電源或電源管理系統(tǒng)的功率密度提高三倍。這種優(yōu)勢(shì)可助力實(shí)現(xiàn)充電速度更快、系統(tǒng)尺寸更小和方案成本更低的設(shè)計(jì)。
“GaN 幫助工程師實(shí)現(xiàn)了相對(duì)傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的三倍功率密度，顯著減小了直流壁掛式充電箱等應(yīng)用的尺寸并降低了成本，”TI GaN 產(chǎn)品經(jīng)理 David Snook 表示，“對(duì)于這些應(yīng)用，尺寸的減小和重量的減輕是 GaN 帶來(lái)的顯著成果?！?/FONT>
更小、更輕的充電站提供了更大的靈活性，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可以更輕松地將其推廣到更多地方。更便攜的系統(tǒng)，如直流壁掛式充電箱，也意味著電動(dòng)車(chē)車(chē)主在需要時(shí)能夠更方便地為他們的住宅充電或供電。
電流檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了能源節(jié)約
在電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)之間傳輸能量時(shí)，檢測(cè)技術(shù)也是追求效率的關(guān)鍵。為了在電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓和電流控制回路，微控制器需要隔離、快速和準(zhǔn)確的電壓及電流讀數(shù)。我們的隔離式放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 產(chǎn)品組合與小電流分流電阻器配合使用，可降低功耗并實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，從而在電力回饋電網(wǎng)時(shí)進(jìn)行精確控制。
“準(zhǔn)確的電流檢測(cè)可以幫助我們將電池中儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)可使用的交流電，” TI 負(fù)責(zé)管理隔離式 ADC 和放大器產(chǎn)品組合的 Navin Kommaraju 表示。
監(jiān)控“充電狀態(tài)”有助于電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主更有效地管理他們的能源。準(zhǔn)確的監(jiān)視器可以幫助用戶(hù)從電池中獲得多達(dá) 20% 的額外容量，而不會(huì)對(duì)電池造成損壞。例如，如果一些電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主只是開(kāi)車(chē)上下班，他們可能不需要總是讓汽車(chē)電池充滿(mǎn)電。智能檢測(cè)技術(shù)更高的準(zhǔn)確性可以使電動(dòng)汽車(chē)能夠提醒車(chē)主將電力回饋給電網(wǎng)或?yàn)樗麄兊淖≌峁╇娔堋?/FONT>
雖然效率很重要，但安全性對(duì)于 V2G 解決方案至關(guān)重要。電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主需要確保電動(dòng)汽車(chē)之間的動(dòng)力轉(zhuǎn)換可靠且一致。除了檢測(cè)技術(shù)，電池管理系統(tǒng)可以通過(guò)管理電壓、電流、溫度和其他性能指標(biāo)來(lái)幫助監(jiān)控電池的“健康狀態(tài)”。
“電池管理系統(tǒng)是第一道防線，”TI 汽車(chē)電池監(jiān)控產(chǎn)品的 Spencer Hu 表示，“如果電池狀況不佳，車(chē)主可能不想將其連接到電網(wǎng)，因?yàn)樗鼤?huì)加速電池老化，最終影響續(xù)航里程?！?/FONT>
用于管理電力負(fù)載的連接解決方案
將 V2G 從概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)最終是一項(xiàng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的任務(wù)，需要電動(dòng)汽車(chē)、充電基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)之間的智能通信。對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商預(yù)測(cè)和調(diào)整電動(dòng)汽車(chē)在不同時(shí)間、地點(diǎn)和場(chǎng)景所需的電力負(fù)載，先進(jìn)的連接解決方案和智能電能計(jì)量技術(shù)至關(guān)重要。無(wú)論是在車(chē)主為其電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)向車(chē)主收費(fèi)，還是在車(chē)主將電力回饋給電網(wǎng)時(shí)補(bǔ)償車(chē)主，都需要可靠且安全的實(shí)時(shí)通信。
與此同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主需要有效且智能的人機(jī)界面 (HMI)，例如可以通過(guò)各種協(xié)議(WiFi?、Bluetooth? 或 Sub-1GHz)進(jìn)行連接的顯示屏和觸摸板。若要管理各種通信接口，同時(shí)確保充電期間的高質(zhì)量用戶(hù)體驗(yàn)，則需要應(yīng)用處理器在單個(gè)芯片上處理多種功能。我們的 Sitara? AM62 處理器作為中央決策者，負(fù)責(zé)管理人機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)到充電器接口的通信以及充電站和云之間的通信。借助此類(lèi)處理器能夠使系統(tǒng)滿(mǎn)足 V2G 通信的全球標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，例如 ISO15118 即插即用和開(kāi)放充電協(xié)議 (OCPP)。
像 AM62 這樣的處理器將使電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商能夠優(yōu)化電力負(fù)載管理，同時(shí)通過(guò)智能 HMI 通知電動(dòng)汽車(chē)駕駛員有關(guān)充電或電力回饋的理想時(shí)間。由于隨著時(shí)間推移系統(tǒng)會(huì)收集更多 V2G 數(shù)據(jù)，具有邊緣 AI 處理能力的處理器還為在電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)更多智能功能鋪平了道路。
“我們可以將 AI 放在首位，在數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律，”TI Sitara? 處理器產(chǎn)品線經(jīng)理 Artem Aginskiy 表示，“它可以根據(jù)電網(wǎng)和充電器當(dāng)下的行為來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的理想充電時(shí)間和地點(diǎn)。”
半導(dǎo)體技術(shù)可將 V2G 變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)
諸如停電之類(lèi)的事件更難預(yù)測(cè)，但當(dāng)家里的燈熄滅時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)仍可受益于半導(dǎo)體技術(shù)的升級(jí)。借助支持 V2G 的連接創(chuàng)新，用戶(hù)還可以在停電期間使用汽車(chē)電池為他們的住宅供電。這種車(chē)輛到住宅 (V2H) 的解決方案將通過(guò)太陽(yáng)能電池和電池儲(chǔ)存系統(tǒng)，補(bǔ)充住宅和電網(wǎng)之間的雙向充電，這可能會(huì)刺激可再生能源的采用。
建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施以推動(dòng)汽車(chē)電氣化需要一些時(shí)間。但從技術(shù)的角度來(lái)看，這些要求全都已經(jīng)滿(mǎn)足。通過(guò)更高效的電力負(fù)載管理，V2G 的環(huán)境效益也很引人注目。
“半導(dǎo)體技術(shù)可以幫助電網(wǎng)應(yīng)對(duì)汽車(chē)電氣化帶來(lái)的電力需求挑戰(zhàn)，”Henrik 表示，“與此同時(shí)，智能解決方案可以讓電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)更容易將電力回饋到電網(wǎng)?！?/FONT>
熱衷于創(chuàng)造更美好的世界
幫助工程師將 V2G 能源儲(chǔ)存解決方案變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，只是我們致力于通過(guò)半導(dǎo)體技術(shù)降低電子產(chǎn)品成本、讓世界更美好并以此實(shí)現(xiàn)公司愿景的方式之一。每一代的技術(shù)創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，其核心之處在于通過(guò)新技術(shù)將系統(tǒng)變得更小巧、更高效、更可靠和更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。這就是工程的進(jìn)步，也正是我們數(shù)十年來(lái)一直在堅(jiān)持做的事。
（轉(zhuǎn)載）
