解決與電動汽車相關的開發挑戰

最近的幾份行業報告證實了電動汽車采用率的增長是一個明顯而明顯的趨勢。雖然大流行暫停了全球汽車銷售，但消費者有時間反思他們的車輛更換選擇，而且似乎許多人正在考慮將電動汽車作為一種可行的選擇。然而，廣泛的消費者采用存在許多潛在障礙，最值得注意的是范圍和充電時間焦慮。

盡管如此，由于許多國家和地區政府的舉措以及制造商的特別優惠，電動汽車的銷量將在未來幾年顯著增長。

從汽車制造商的角度來看，未來仍有許多技術挑戰需要解決。電動汽車的最初開發旨在為早期采用者市場在現有品牌車型中添加電動汽車替代品。然而，持續和顯著的增長將需要許多不同方面的技術進步。

例如，電池設計正在對新的化學物質和構造方法進行重大創新。盡管這些發展仍處于起步階段，但已經取得了可喜的成果。部署方便且易于訪問的電動汽車充電基礎設施也需要大量投資。續航里程和充電時間以及價格仍然是消費者的首要考慮因素，但影響這些的關鍵因素是車輛的重量。

今天的電動汽車仍然使用 12 V 電池為擋風玻璃雨刷、座椅舒適控制和信息娛樂等非牽引相關功能供電。一些制造商目前正在將 12 V 電池更換為新型號的 48 V 電池。

低壓遺產

今天的任何新車都配備了無數基于電子設備的功能，這與哈德遜汽車公司在 1918 年引入標準化電池概念時相去甚遠。今天，時尚的觸摸控制信息娛樂系統通常包含收音機、媒體播放器、 GNSS 導航系統、智能手機集成以及車輛狀態和系統配置菜單。此外，車內乘客還可以通過智能手機、大容量 SD 卡或在線服務傳輸音樂。高級駕駛輔助系統（ADAS）結合使用雷達、激光雷達和基于機器學習的計算機視覺來提供全面的駕駛輔助，例如自適應巡航控制（ACC）、盲點檢測和緊急制動。汽車技術的進步令人印象深刻，但它們都有過去的遺產；

對于配備 400 V 或 800 V 電池組的 EV，結合額外的電池和相關的電源管理電子設備為上述所有設備供電似乎會產生不必要的材料成本。圖 1 說明了與內燃機相比，混合動力和純電動汽車動力架構變得多么復雜。

過去，制造商將單獨的系統功能封裝在單獨的電子控制單元（ECU）中，每個電子控制單元由 12 V 電源供電。這種分布式電源管理和轉換方法會導致高 BOM 成本。當然，BOM 成本并不是唯一需要考慮的因素，因為 12 V 原電池和所有電源組件的重量代表了重要的有效載荷。例如，12V 啟動電池的平均重量為 20 公斤，再加上多余的功率轉換組件，很快就會顯著增加。

從另一個角度來看，從 DC/DC 功率的角度來看，電動汽車動力傳動系統需要 50 kW 及更高的功率轉換和管理，而傳統內燃機汽車的功率轉換和管理需要不到 3 kW。因此，在最小的空間和最輕的重量下實現可靠和高效的功率轉換變得至關重要。EV 電源架構需要支持驅動動力系統、車載和基礎設施充電以及傳統系統。