智能充电解决方案加速电动汽车

电动汽车（e-mobility）正在成为取代道路运输中对化石燃料的依赖的最有前途的技术解决方案之一。与基于内燃机的传统汽车相比，电动汽车 (EV) 的排气管排放为零，为改善空气质量做出了重大贡献，尤其是在大城市中心。考虑到公路运输仍然是货物和人员流动的主要方式，很明显，电动汽车是汽车脱碳最简单可行的解决方案，大大减少了空气和噪音污染。尽管电动汽车提供了巨大的潜力，但如今电动汽车的数量仅占新注册车辆的一小部分。

限制电动汽车普及的主要因素如下：

有限的自主权（与内燃机汽车相比），取决于当前用于电池制造的技术；

购买价格，明显高于传统车辆；

潜在用户的看法，仍然对转向完全电动解决方案持部分怀疑态度；

广泛使用的充电站。

最后一个方面涉及电动汽车与配电网络（智能电网）之间的相互作用。为了使电动汽车取得成功，公共充电站必须在领土上有更大的分布，并且能够支持诸如 Vehicle2Grid (V2G) 之类的智能充电应用。事实上，此功能能够在本地平衡不规则的电力生产，从而更有效地利用配电网络。

智能充电

智能充电是指使电动汽车的充电过程适应配电网络的使用条件和车辆用户的需求。智能充电的前提是存在一个系统，其中电动汽车（EV）和充电设备共享数据连接，而充电设备又与供电商共享数据连接。与传统充电系统（无数据连接）不同，智能充电允许远程控制充电站，并有机会根据网络的特定需求监控或限制用电量。换句话说，充电过程可以通过外部事件的发生而改变，从而实现电动汽车和智能电网之间的自适应集成。

可以通过不同的方式或级别来实施智能充电：

根据来自网络运营商的价格信号或其他信息激活或停用收费；

增加或减少可用于充电的电力，以千瓦为单位；

支持双向充电模式，通过这种模式，电动汽车电池可以在有限的时间内为电网提供能量。这显然是 V2G（车辆到电网）应用的一个例子。

智能充电技术提供了几个潜在的优势。首先，它对当前的电力分配基础设施进行了不必要的彻底改变。事实上，预计未来几年电动汽车数量的增长将导致能源需求达到峰值，只要全电动汽车使用智能充电，就可以在不修改网络的情况下进行管理。平均而言，大多数车辆在其使用寿命的 95% 内都处于停放状态，这提供了管理灵活充电周期的机会，这些周期分布在车辆不使用期间。智能充电的强制性要求是存在前面提到的双向通信。该站必须能够传输当前的充电状态和适用于特定车辆的约束，并能够接收有关当前市场价格或可用功率的任何限制的信息。该充电站还可以优化多辆车同时充电的过程。最后，可以根据网络的实际使用时间应用可变的动态费率，从而为最终用户节省开支。

商用设备

智能充电意味着存在节能充电站。为满足对高效电动汽车充电站日益增长的需求，英飞凌科技开发了两款基于碳化硅技术的新型电源模块。无论是易1B和2B易电源模块（图1中的充电站），适用于EV，集成CoolSiC MOSFET和属于EasyPACK 1200 V族。电源模块有两种不同的拓扑结构，可最大限度地提高效率并降低冷却成本。用于电源模块的标准 EasyPACK 封装具有行业领先的低漏电感。这有助于构建高达 120/150 kW 的充电站的堆叠模块化解决方案。集成的 NTC 温度传感器有助于组件监控。

图 1：CoolSIC Easy 2B 电源模块

碳化硅功率 MOSFET，如SCTW100N65G2AG和功率肖特基整流器，如STPSC10H12（均由意法半导体开发）具有高工作电压和硬开关条件下的出色性能。这些基于 SiC 的器件能够制造更小、更好的组件，从而支持电动汽车的进步。一个例子是ZapCharger Portable（图 2），它是最小的电动汽车充电站。该充电器基于意法半导体的碳化硅MOSFET，能效高达97%，适用于任何电动汽车和任何电网。

图 2：意法半导体 ZapCharger

Wolfspeed是全球首屈一指的 SiC 和 GaN 电源解决方案供应商，通过推出E 系列 SiC MOSFET，这是业内首个通过汽车认证、具备 PPAP 功能且防潮的 MOSFET，从而扩大了其在碳化硅领域的领先地位。

审核编辑 黄昊宇