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汽車電氣化競爭:獲勝的途徑

以下是 Patrick Wadden 針對嵌入式計算設計發表的技術文章《汽車電氣化競爭的獲勝途徑》的摘要。

EV charging image

“如果您覺得一切都在掌握之中,那就是您的速度還不夠快。”— Mario Andretti

多年來,汽車製造商不斷面臨對更大功率需求的挑戰。在早期,汽車使用 6V 電池供電,直到 20 世紀 50 年代中期,汽車系統演變爲 12V 電源,以滿足對更大功率的永久需求。汽車製造商不僅需要爲車窗、轉向系統和座椅預測新的供電需求,而且更多電源對於新型高壓發動機而言也至關重要。 

最近,在 CO2 排放合規性的刺激下,OEM 廠商不得不重新考慮如何再次爲汽車供電。雖然 OEM 廠商正在推出電動汽車,以達到這些標準,但目前還沒有一種統一方法,來爲電機以及車輛的所有子系統供電。

電源需求的急劇增加使得這一不足更加明顯。內燃機汽車的電源功率通常在 600W 到 3kW 之間。全新電氣化電動汽車、混合動力汽車和插電式混合動力汽車 (xEV) 都需要 3kW 到 60kW 以上的功率,比原有功率高 5 — 20 倍。 

除了主要技術挑戰外,OEM 廠商也在給自己增大壓力,承諾在未來 10 年內實現產品全面電氣化(圖 1),儘管如何實現這一目標的具體細節仍是一個懸而未決的問題。在整個電動汽車市場上,爲電氣化實現標準化還沒有明確的途徑。因此,雖然 OEM 廠商可能目標一致,但他們設計的 PDN 將會大相徑庭。 

Diagram of auto electricity

圖1:到 2030 年,純電動汽車 (BEV) 將佔所有 xEV 的 45%

5 — 20 倍的提升會給車輛供電網絡 (PDN) 的尺寸、重量及複雜性帶來巨大壓力。這些需求將會給能源效率、可靠性甚至舒適性和安全性帶來負面影響,因爲增加的尺寸和重量會導致車輛特性方面做出妥協。如果汽車製造商繼續採用傳統供電方式,根本就沒有足夠的空間來滿足所有電氣需求。要應對這一挑戰,他們需要找到一種輕便緊湊的解決方案,不僅可緩解電源體積的明顯增長,而且具有靈活性,可在整個產品線中重複使用。

加速電氣化進程

爲了實現積極的電氣化目標,OEM 廠商必須重新考慮其供電架構方案。除了找到高效解決方案外,加速和優化電氣化還必須滿足三大要求。

功率密度

無論是設計一輛速度很快的跑車、一輛輕型卡車還是一輛家用汽車,OEM 廠商都需要在有限的空間內提供儘可能多的電源。汽車需要緊湊高效的電源解決方案。

靈活性/可擴展性

各車系有許多車輛使用同一個平台,因此當修改共享同一個平台的轎車、小型貨車和 SUV 等車型的電源時,便捷的電源擴展非常重要。

可重複使用性

爲了實現全車系電氣化,OEM 廠商需要能夠在不同車型之間重複使用電源設計,以加速上市進程。

繼續閱讀 有關嵌入式計算設計的技術文章完整版,瞭解 Vicor 如何爲汽車行業的電氣化發展勢頭助一臂之力。

Patrick Wadden 於 2018 年 10 月加入 Vicor,擔任汽車業務發展全球副總裁,領導公司在汽車行業的業務,使公司成爲開發輕度混合動力、EV/HEV 和自動駕駛汽車公司的重要合作伙伴。

Patrick Wadden

Patrick Wadden,汽車業務發展全球副總裁

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