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汽车电气化竞争:获胜的途径

以下是 Patrick Wadden 针对嵌入式计算设计发表的技术文章《汽车电气化竞争的获胜途径》的摘要。

EV charging image

“如果您觉得一切都在掌握之中,那就是您的速度还不够快。”— Mario Andretti

多年来,汽车制造商不断面临对更大功率需求的挑战。在早期,汽车使用 6V 电池供电,直到 20 世纪 50 年代中期,汽车系统演变为 12V 电源,以满足对更大功率的永久需求。汽车制造商不仅需要为车窗、转向系统和座椅预测新的供电需求,而且更多电源对于新型高压发动机而言也至关重要。 

最近,在 CO2 排放合规性的刺激下,OEM 厂商不得不重新考虑如何再次为汽车供电。虽然 OEM 厂商正在推出电动汽车,以达到这些标准,但目前还没有一种统一方法,来为电机以及车辆的所有子系统供电。

电源需求的急剧增加使得这一不足更加明显。内燃机汽车的电源功率通常在 600W 到 3kW 之间。全新电气化电动汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车 (xEV) 都需要 3kW 到 60kW 以上的功率,比原有功率高 5 — 20 倍。 

除了主要技术挑战外,OEM 厂商也在给自己增大压力,尽管如何为其产品线实现全面电气化的具体细节仍是一个悬而未决的问题,但他们承诺将在未来 10 年内实现这一目标(图 1)。在整个电动汽车市场上,为电气化实现标准化还没有明确的途径。因此,虽然 OEM 厂商可能目标一致,但他们设计的 PDN 将会大相径庭。

Diagram of auto electricity

图1:到 2030 年,纯电动汽车 (BEV) 将占所有 xEV 的 45%

5 — 20 倍的提升会给车辆供电网络 (PDN) 的尺寸、重量及复杂性带来巨大压力。这些需求将会给能源效率、可靠性甚至舒适性和安全性带来负面影响,因为增加的尺寸和重量会导致车辆特性方面做出妥协。如果汽车制造商继续采用传统供电方式,根本就没有足够的空间来满足所有电气需求。要应对这一挑战,他们需要找到一种轻便紧凑的解决方案,不仅可缓解电源体积的明显增长,而且具有灵活性,可在整个产品线中重复使用。

加速电气化进程

为了实现积极的电气化目标,OEM 厂商必须重新考虑其供电架构方案。除了找到高效解决方案外,加速和优化电气化,还必须满足三大要求。

功率密度

无论是设计一辆速度很快的跑车、一辆轻型卡车还是一辆家用汽车,OEM 厂商都需要在有限的空间内提供尽可能多的电源。汽车需要紧凑高效的电源解决方案。

灵活性/可扩展性

各车系有许多车辆使用同一个平台,因此当修改共享同一个平台的轿车、小型货车和 SUV 等车型的电源时,便捷的电源扩展非常重要。 

可重复使用性

为了实现全车系电气化,OEM 厂商需要能够在不同车型之间重复使用电源设计,以加速上市进程。

继续阅读 有关嵌入式计算设计的技术文章完整版,了解 Vicor 如何为汽车行业的电气化发展势头助一臂之力。

Patrick Wadden 于 2018 年 10 月加入 Vicor,担任汽车业务发展全球副总裁,领导公司在汽车行业的业务,使公司成为开发轻度混合动力、EV/HEV 和自动驾驶汽车公司的重要合作伙伴。

Patrick Wadden

Patrick Wadden,汽车业务发展全球副总裁

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