如何推动电动汽车更加安全、高效的发展

半导体供应商不仅可以为汽车行业提供改善环境的解决方案，还可以推动电动汽车更加安全、高效的发展。

编译来源：eetimes

根据Gartner 数据显示，2022 年电动汽车的出货量将达到 600 万辆，高于 2021 年的 450 万辆，到 2030 年这一数字将达到 3600 万辆。另外世界各国为实现低碳环保发行的各项政策也推动着电动汽车行业的发展。例如，在欧盟，从 2035 年起销售的汽车和货车必须实现零排放，中期目标是到 2025 年将二氧化碳排放量（与 2021 年的水平相比）减少 15%，到 2030 年减少 55%。这里是电动汽车的最大市场，甚至还有规定要求电动汽车到 2030 年占所有销量的 40%。

对于汽车制造商来说，他们需要尽可能的避免受到汽车供应链的影响以达到更快的速度投入生产。此外他们还需要继续改进他们的电动汽车，吸引更多卖家转向电动汽车市场，并与新进入市场的汽车制造商进行竞争。

智能化电池

电动汽车最重要的两个竞争因素是汽车的充电速度及行驶里程。而续航里程和充电时间都与汽车电池及其周围的电池管理系统 (BMS) 密切相关。事实上，电池是电动汽车中最昂贵的部分，也是提供最大差异化的组件。

如果给汽车配备更大的电池，就可以增加汽车的续航里程，但这也大大增加了汽车的整体成本，同时增加了汽车的重量并占用了更多的空间。

相反，人们可以通过充分了解其局限性来更好地利用现有电池。云连接的智能电池是一个具有巨大前景的概念。电池的数字孪生模型内置在云中，它结合了物理，机器学习和AI算法，不仅使用单个汽车的数据，而且使用整个车队的数据。

连接电池和数据收集的概念并不新鲜。不过，你收集的数据类型，你如何收集它，以及你如何处理数据，为创新和差异化提供了很大的潜力。

这种智能电池的优点包括能够扩大预测范围，从而提高电池的效率，以及延长电池寿命。它可以实现更快的充电速度并且可以评估电池的剩余电量，这有助于降低总体成本。

来自智能电池的数据能够对电池行为进行建模使汽车制造商能够预测电池的健康状态和充电状态，还可用于通过推荐充电和驾驶策略、预测性维护以及在问题发生之前发现可能的问题来优化电池寿命，从而提高可靠性和安全性。

为了创造智能电池，半导体供应商是推动者，为数据采集、通信和处理提供芯片组。汽车中的数据采集应基于精确、安全、可靠的本地传感能力，以及与云的灵活、安全的连接。

收集的数据必须准确、相关，并且采集到的数据必须符合电池型号的要求、电池系统的数据刷新率，以及满足最高的功能安全标准，即使在非常恶劣的电磁和环境条件下也是如此。

但要充分发挥智能电池的潜力，价值链中所有参与者都需要密切合作：汽车制造商、系统集成商和一级供应商、电池制造商、软件和服务提供商以及半导体供应商。

可以共同建立一个高效的生态系统，以缩短上市时间并确保互操作性。通过建立强大的合作伙伴关系，来鼓励服务提供商创建新的用例和应用程序。

高速充电

但是，车辆中的充电基础设施和BMS电子设备如何促进快速充电呢？

在设计充电系统时，需要考虑多个因素，例如速度。但原始设备制造商还需要考虑安全性、可靠性和功率输出的精确测量。

一切都需要协调，以便为驾驶员提供一个简单的系统。互操作性是另一个不断变化的目标——我们如何确保司机可以使用来自多个供应商的充电器并且可以直接透明地计费？

如今的直流快速充电器通常需要 30 到 45 分钟才能将电池充电至 80%。这是可以接受的，但对于赶时间的司机来说仍然太慢了。因此提高充电速度带来了艰巨的技术挑战，包括由于充电电缆的内阻而产生的大电流。

目前有可能实现的方法是将电动汽车的系统电压从当今最常见的 400 V 提高到 800 V。电池电压翻倍后，理论上可以实现两倍的充电速度，可能只需 15 分钟，而且电缆可以保持在可管理的尺寸和重量。到2025年，800V有望成为电动汽车市场的主流技术；随着充电速度的加快，消费者可能会接受续航里程更小的汽车。

然而，转向 800 V 也会产生一些问题。较高的电压会带来更大的电弧损坏可能性，因此隔离要求更严格。此外，汽车牵引逆变器中的组件必须额定电压为800 V。

与 400 V 架构相比，800 V BMS 需要监控两倍的电池单元，虽然性能相同，但电磁兼容性挑战越来越大。总的来说，所有这些变化都会增加系统成本，毕竟更快的充电需要付出相应代价。

加速变革

随着未来几年发生如此多的变化，创新的速度对汽车制造商来说至关重要。与消费行业相比，汽车行业传统上设计周期较长，采用新技术的速度较慢，为了保持竞争力，他们必须缩短上市时间并找到加速产品开发的方法。

一些公司已经表明，他们很快就能在短短 12 个月内完成新设计的构思到生产，而这种压缩的开发周期也会变得更加普遍。

为应对这一挑战，我们看到汽车制造商在设计和生产方式上发生了变化，许多制造商采用了模块化方法，例如大众的 MEB（模块化电驱动矩阵）平台有助于降低成本并加速开发。大众在 MEB 平台中采用了 NXP 的 BMS，以增加车辆续航里程、延长电池寿命并增强安全性。

无论动力传动系统的动力来源为何，当今汽车中的电子设备数量都在不断增加。从由硬件定义的车辆转变为由软件决定其功能和性能的车辆。

半导体供应商需要从仅提供组件转变为提供具有预先验证的硬件和软件的完整系统解决方案。这些解决方案应处理联网汽车的低级软件和中级软件，使汽车制造商能够专注于通过高级软件来增加价值，并更容易在多个模型中重用软件。

通过合作，半导体供应商及其生态系统合作伙伴可以创建汽车制造商和一级供应商正在寻找的解决方案——使汽车的电气化对消费者产生积极的影响。半导体供应商不仅可以提供改善环境的解决方案，而且还可以确保汽车更安全、更高效、更易于驾驶。

编辑：黄飞