電動汽車（EV）的革命正在加速朝著更可持續(xù)的未來發(fā)展的趨勢。電動汽車至少使用三種類型的電子單元進行能量轉(zhuǎn)換：從高壓到12v的DC / DC轉(zhuǎn)換器為低壓電子設(shè)備供電；一個DC / AC牽引逆變器來驅(qū)動電動機，通常是一個三相電動機，該電動機為車輪供電；以及一個AC / DC轉(zhuǎn)換器，用于在制動能量回收期間以及從標準的住宅充電或大功率充電中對汽車電池進行充電站（用于快速充電）。

根據(jù)世界經(jīng)濟論壇的數(shù)據(jù)，到2030年，將有2.15億輛電動乘用車上路。隨著電動汽車在未來十年的迅速普及，對支持技術(shù)的需求將繼續(xù)增長。

ADI（Analog Devices，ADI）和Rimac進行了虛擬討論，討論的主題包括：電動車如何進入主流市場，幫助汽車行業(yè)減少碳足跡，以及ADI公司的技術(shù)如何為Rimac的全電動C_Two模型超級汽車提供動力。

討論由電動汽車影響者兼電動汽車展望創(chuàng)始人羅杰·阿特金斯（Roger Atkins）主持。小組討論嘉賓包括Analog Devices汽車，通信以及航空航天與國防部門的高級副總裁Greg Henderson；ADI公司汽車業(yè)務(wù)副總裁Patrick Morgan；以及Rimac組件研發(fā)總監(jiān)Matija Gracin。他們討論了電動汽車的各個技術(shù)方面。

亨德森通過重點介紹電動車市場在過去幾年中發(fā)生的巨大變化來打開面板。他們已經(jīng)從具有可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢的技術(shù)新穎轉(zhuǎn)變?yōu)槌蔀槠囀袌錾险嬲男阅茴I(lǐng)導(dǎo)者，這證明了純電動汽車和傳統(tǒng)OEM在該領(lǐng)域的巨額投資，并導(dǎo)致了汽車制造商與供應(yīng)商關(guān)系的轉(zhuǎn)變

亨德森指出：“變革的步伐以及電動汽車所需的新解決方案和創(chuàng)新，已經(jīng)挑戰(zhàn)了原始設(shè)備制造商與其技術(shù)供應(yīng)商之間的傳統(tǒng)線性關(guān)系?！薄?OEM現(xiàn)在正在更直接地工作，并且與技術(shù)公司之間的合作越來越緊密。”

電動和混合動力汽車的設(shè)計者為提高能量轉(zhuǎn)換效率而努力，他們的目標是配備緊湊封裝和組裝的高熱可靠性電力電子模塊，并減少開關(guān)損耗。設(shè)計參數(shù)是不同的，涉及功率水平，轉(zhuǎn)換效率，車輛動力總成系統(tǒng)中的工作溫度，散熱能力和系統(tǒng)封裝。

EV設(shè)計中的性能關(guān)鍵是電池和推進系統(tǒng)。亨德森說：“真正的關(guān)鍵是擁有一個電池管理系統(tǒng)或BMS，它可以準確地監(jiān)控充電狀態(tài)并以非常有效的方式將能量從電池傳輸?shù)酵七M系統(tǒng)。”

正如阿特金斯（Atkins）所指出的：沒有控制，力量就什么也不是。他補充說：“現(xiàn)在，所有必不可少的部分，無論是連接的，自治的還是共享的，都需要大量的精力，并且需要確保它們都有效而穩(wěn)健地工作。就采用而言，我們當然會看到更多有關(guān)電動化和逐步淘汰內(nèi)燃機生產(chǎn)的公告和討論。但是，我們需要考慮加速采用該技術(shù)的障礙，并提出克服這些障礙的解決方案?！?/p>

市場正在繼續(xù)加速向電氣化邁進。Gracin指出了隨著市場無情地轉(zhuǎn)向電動汽車需要考慮的三個方面。首先是能量存儲，這取決于電池組的密度。第二個是效率，它不僅與電池組有關(guān)，而且與涉及轉(zhuǎn)換和管理低電壓和高電壓的一切有關(guān)。第三是基礎(chǔ)設(shè)施，對大眾市場客戶的采用至關(guān)重要：充電站，維修和服務(wù)站。

正如摩根所言，毫無疑問，大流行對汽車業(yè)產(chǎn)生了重大影響。這種流行病大大加速了技術(shù)的發(fā)展。出色的駕駛體驗已成為當務(wù)之急。不僅是汽車的行駛方式，還包括您在車內(nèi)的感覺。因此，沉浸式3D聲音，麥克風陣列和語音識別等功能已成為必備條件?！?/p>

他補充說：“電動車的車廂是如此安靜，您會注意到更多的道路噪音。因此，我們開發(fā)了一種可以消除道路噪音并為駕駛員帶來真正身臨其境，令人愉悅的體驗的技術(shù)?！?/p>

要考慮的另一個方面是EV的范圍，即EV每次充電可行駛的距離。Morgan指出，這不僅可以通過電池本身來實現(xiàn)，而且可以通過控制電池的電子設(shè)備來實現(xiàn)。他補充說：“這些由電池管理系統(tǒng)（BMS）控制的電子設(shè)備必須非常準確，以便首先對電池充滿電，然后再從電池中有效提取出最后一點電荷，從而降低了整體能耗。這確實對消費者有利，對電網(wǎng)也有利?！?/p>

阿特金斯（Atkins）質(zhì)疑的一個問題是電動汽車的可持續(xù)性。電池顯然是兩類汽車（電動汽車和我們所知的經(jīng)典汽車）之間的主要區(qū)別之一，因為它與電池有關(guān)，并且在電池耗盡后會發(fā)生什么。傳統(tǒng)車輛使用熱引擎并具有蓄電池來點燃它，并以減小的電流為車載服務(wù)供電，而電動汽車則用高壓和大容量的電池組代替了熱引擎。在比較兩種類型的車輛對環(huán)境的影響時，您需要考慮二氧化碳的排放，二氧化碳在其生命周期的每個階段都是能耗的函數(shù)：原材料采購，生產(chǎn)，使用，處置和回收。

Gracin指出，在設(shè)計和整個產(chǎn)品生命周期中都需要遵守許多法規(guī)。他還強調(diào)了電池回收和再利用的趨勢。

電池組有第二生命。一旦它們停止?jié)M足在汽車上使用的性能要求，它們便可以在許多其他應(yīng)用程序中重復(fù)使用。當您將汽車電池拆開時，內(nèi)部仍存在可用于存儲能量的模塊和電池。我們看到像雷諾·日產(chǎn)這樣的大型OEM朝著這個方向發(fā)展?！?Gracin說。

無線BMS

電池管理系統(tǒng)是電動交通的關(guān)鍵因素。無線技術(shù)的加入使它非常有吸引力，但需要多加注意。BMS是一個電子系統(tǒng)，用于完全控制所有診斷和安全功能，以管理車輛上的高壓和平衡電荷。

ADI最近推出了用于生產(chǎn)電動汽車的無線BMS解決方案。它可以消除傳統(tǒng)的線束，提高設(shè)計靈活性和可制造性，而不會影響電池壽命范圍內(nèi)的范圍和精度。

“這項技術(shù)直接針對可持續(xù)性，不僅因為它消除了所有線束，而且消除了與之相關(guān)的所有制造和復(fù)雜性。它還使電池組能夠以模塊化，可擴展的方式進行設(shè)計，因此，當您進入第二人生時，您可以將這些電池組用于特定的應(yīng)用場合進行匹配，然后以某種方式重新配置它們第二人生的感覺。除了重量和靈活性方面的優(yōu)勢，wBMS還提供了一種不同的方式來構(gòu)造電池組。摩根大通表示，通過在電池單元和模塊級別進行連續(xù)的健康狀態(tài)計算而獲得的數(shù)據(jù)可用于更準確地確定電池組進入其第二次使用階段時的剩余價值。”

電動汽車中的無線電池管理系統(tǒng)（來源：ADI）

電池

電池是任何電動汽車的核心，而成本和重量等因素則是每個挑戰(zhàn)的核心。電池和電池相關(guān)技術(shù)的重要性如何？

Gracin指出，當前的化學(xué)方法是如何達到某種極限的，而根據(jù)設(shè)計方面的最新知識，我們達到90％。必須更換電池以取得更好的結(jié)果并應(yīng)對綠色能源挑戰(zhàn)。

Gracin指出了當前電池如何達到某種極限。電池的新挑戰(zhàn)將以達到更好的結(jié)果和支持綠色能源挑戰(zhàn)為目標。

回顧過去十年左右的時間，直到我從事這項業(yè)務(wù)時，事情并沒有很多改變。關(guān)于鋰離子和固態(tài)電池的討論今天和十年前是一樣的。我們真的從電池中擠出了所有東西，努力在包裝內(nèi)放入兩毫米，只是為了在其中放一個額外的電池。由于重點在于性能，因此我們確實確實需要在其中放置盡可能多的電池以提取盡可能多的功率，但是當前的設(shè)計已經(jīng)達到了極限。因此，要確保電氣化的未來，將需要進行大量的創(chuàng)新?！?Gracin說。

另一方面，摩根強調(diào)了如何開發(fā)多種化學(xué)物質(zhì)，以及完全不含鈷的磷酸鋰鐵（LFP）。

電動汽車需要某種類型的電池和高能量密度。該技術(shù)可以支持多種電池，這一點很重要。要考慮的第二個方面是每個以電池為主導(dǎo)的電動汽車的成本。在接下來的2-3 年中，電動汽車的成本將與內(nèi)燃機的價格相當。

結(jié)論

汽車供應(yīng)鏈無疑正在發(fā)生變化，不僅在電子方面，而且最重要的是在機械方面。電池和軟件變得越來越重要。當今，典型的高端車輛具有大約1億行軟件代碼。這是一個巨大的軟件平臺。除此之外，電池管理技術(shù)也很重要。

電池是電動汽車的基本關(guān)鍵特征，確保有效的充電管理是電動汽車正確運行的基本要素。

電池必須具有非常高的儲能密度，近零的自損耗電流以及能夠在數(shù)分鐘而不是數(shù)小時內(nèi)充電的能力。

預(yù)計在未來幾年內(nèi)，電動汽車的采用率將大幅增長，而市場價格的下降，不同充電系統(tǒng)所提供的可能性（例如快速充電，則需要數(shù)十分鐘才能完全充電）將加速這種增長?；驇缀跬耆潆姡?，以及該地區(qū)充電站的可用性不斷提高。

編輯：hfy