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半导体技术有助于消除普及电动车的障碍 |
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| http://cn.newmaker.com
9/9/2015 4:52:00 PM
佳工机电网
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由内燃机驱动的乘用车市场被电动车( 指纯电动车或混合动力车) 渗透的预期，并没有如许多业界观察者几年前预期的那样尽快发生。这有几个原因，尤其是许多汽车厂商如福特和大众已能开发使用直接喷射汽油的更小容量的发动机，和更新的涡轮增压技术，开发所需动力，具高能效、更经济和更低排放。此外，电池技术仍未取得所需的支持发展量产电动车的巨大进步，要想让电动车的舒适性和便利性都等同于以内燃机驱动的车还有一段距离。
然而，半导体公司在开发控制和管理电气化动力系统的技术和高能效器件方面正取得巨大进步，以使它们作为更可行的替代内燃机的方案。例如，下一代沟槽场截止型IGBT 和续流二极管采用最先进的硅技术和薄膜晶片植入及退火技术，可支持电动车应用如车载电池充电器、DC-DC 转换器和DC-AC 逆变器，以驱动主电动机的极高能效的、小外形封装的智能功率模块(IPM) 和功率集成模块(PIM)，使用直接键合铜(DBC)或有助于持续创新的绝缘金属基板技术(IMST)，像系统级优化的IGBT 和快速恢复二极管，针对硬开关电机控制应用，以将功耗降至最低，并提升对范围有直接影响的系统整体能效。精密的电机控制技术现有可能通过使用最新的数字信号处理(DSP) 和微控制器顺利实现。而由安森美半导体等公司开发的这种技术使电池使用时间能被管理和延长，因此提供了一个重要的领域支持延长两次充电之间可达到的里程。
除了延长充电周期之间的时间，另一个明确的目的是缩短充电所需的时间。消费者的快节奏生活方式不能总是允许他们延长从驾车回家时到下次需要使用汽车之间的时间。
当今典型的家庭电动车的充电时间，正随知名汽车厂商迭代推出新车而快速改善。在家庭充电方面，以日产Leaf 为例，使用标准的16 A 家用充电配置可在约8小时内从0% 充电至100%。从标准的3.3kW 车载充电器升级至6.6 kW 版本可将充电时间缩短至4 小时。近50 kW 的直流快速充电器声称在远离家的专用充电点使LEAF 在约30 分钟内从0% 充电至80%。
加快电动车充电速度有很多因素，其中一个是在充电电路中有高压、高电流承载能力和极高能效的强固的电气组件。从氮化镓(GaN) 和碳化硅(SIC) 等材料开发而来的开关电源支持更快开关，降低系统整体重量并提升能效。集成这些新的宽带隙材料的IPM和PIM支持所需的性能水平，有助于实现充电时间的显著改善。
汽车方面其它受到关注以进一步提升性能的领域，是提高能效和减少日益增加的车身电子所需的能源需求，以为被动和主动乘客提供舒适性、方便性和安全性。例如，汽车空调控制功能正被改善，以更具高能效。当座舱需要加热时，制热百叶窗可减少进入发动机室的冷空气，从而使座舱内有更多的热量可用。车顶的太阳能板可用于驱动小型风扇，当需要时可从座舱内驱散热空气。在汽车内集成启停系统使汽车能在红灯时熄火和在怠速时节能。
制动、悬架和其它汽车系统的再生电路可在常规驾驶中获得大量宝贵的电能，来为电池充电，因而延长里程。再生电路的有效性是通过使用创新的控制方案和电力密集的封装中的高能效功率器件来获得更好的效果。
最后，在向驾驶员提供信息方面，电池监控系统的精度正在提高。当然，像一辆由内燃机发动的汽车一样，如果驾驶电动车时拼命地加速和刹车，那么相较更平稳的驾驶风格，其里程将缩短。先进的软件和算法的使用意味着预测的里程数正在变得更精确，且不会在旅途中大起大落，因为它计算的方法中有学习和预测的成分。这令驾驶员更放心，且更有信心下定决心使用电动车。
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