电动汽车充换电站快速建设，先进芯片和算法提升充换电效率

电子发烧友网报道（文/李弯弯）又是一年一度的国庆假期，电动汽车充电仍然是众多车主关心的问题。电动汽车充换电基础设施包括充电站和换电站，是电动汽车产业发展的重要支撑。过去这些年，电动汽车充换电基础设施不时传出各种问题，如充电桩数量不足、分布不均，充电速度慢，充电服务信息化水平低等。
 
电动汽车充换电基础设施的建设和发展，严重影响电动汽车的普及和使用体验。可以看到，近些年，针对电动汽车充换电存在的问题，产业界正在积极改善，无论是充电基础设施还是换电基础设施都在加速建设，同时，充换电基础设施在技术上也在不断创新。
        
电动汽车充换电基础设施加速建设、技术不断创新
                                                                           
充电基础设施方面，根据最新数据，截至2024年8月，全国充电基础设施累计数量已达到1099.9万台，同比增长52.6%。在过去的几个月中，充电基础设施增量显著，特别是在公共充电桩和随车配建私人充电桩方面。例如，2024年1-8月，充电基础设施增量为240.3万台，同比上升20.3%。其中，公共充电桩增量为53.7万台，同比上升13.3%；随车配建私人充电桩增量为186.6万台，同比上升22.5%。
 
换电基础设施方面，相较于充电基础设施的快速发展，换电基础设施的建设相对较慢。这主要是由于换电站建设成本高、电池标准不统一等因素所致。然而，随着政策的支持和技术的进步，换电基础设施也在逐步增加。截至2023年12月底，我国换电站数量已达到3567座，较上年大幅增加1594座，同比增长80.8%。
 
随着技术的不断进步，充电和换电技术都将迎来新的发展机遇，其中几个关键创新点在于：快充技术、无线充电技术、智能化和网络化、换电技术、超级电容技术等。
 
快充技术通过提高充电功率，大幅缩短了电动汽车的充电时间，使得充电体验更接近于传统燃油车的加油体验。随着电池技术的不断进步和充电设备功率的提升，快充技术已经能够实现在较短时间内为电动汽车补充大量电量，一些先进的快充站已经能够实现30分钟内为电动汽车充满电。
 
无线充电技术通过电磁场传输能量，无需物理连接即可为电动汽车充电，极大提升了充电的便利性和灵活性。无线充电技术正在逐步成熟并应用于商业领域。虽然目前仍面临一些技术挑战和成本问题，但随着技术的不断突破和市场的不断扩大，无线充电技术有望成为未来电动汽车充电的重要选择。
 
充电设施还通过整合人工智能、大数据分析和物联网技术，变得更加智能、高效。用户可以通过手机应用实时监控电池状态、选择最优充电时段，并享受个性化的充电服务。智能化和网络化已经成为充电设施发展的重要趋势。越来越多的充电站开始采用智能化管理系统，通过数据分析优化充电策略，提高充电效率和用户体验。同时，充电设施与智能电网的深度融合也在不断推进，为实现能源的双向流动和高效利用提供了可能。
 
换电技术通过为电动汽车更换电池组的方式来实现快速补能，具有时间成本低、对电网冲击小等优势。换电技术已经在一些城市和地区得到了应用和推广。例如，蔚来汽车已经在全国范围内建立了多个换电站，为蔚来车主提供便捷的换电服务。同时，一些地方政府也开始支持换电技术的发展，推动换电设施的建设和运营。
 
超级电容技术为新能源汽车提供了灵活而高效的能量储存方案，具有充放电速度快、循环寿命长等优点。虽然目前超级电容技术在电动汽车领域的应用还相对有限，但随着技术的不断进步和成本的降低，超级电容技术有望在未来得到更广泛的应用和推广。
 
采用先进芯片和算法提供高效、智能的充换电服务
 
电动汽车行业充换电基础设施在建设和运营过程中，需要用到多种芯片来保障其高效、安全和智能的运行，包括主控芯片、功率半导体芯片、通信芯片、安全管理芯片、存储芯片、电源管理芯片，还有温度传感器芯片、电流传感器芯片、LED驱动芯片等。
 
电动汽车行业充换电基础设施也在芯片上进行技术创新，如高效率功率半导体技术，在快速充电应用中，高压超级结MOSFET因其卓越的效率和低阻抗特性，成为充电桩设计的优选方案。这种芯片能够显著提升电能转换效率，减少能量损失，从而加快充电速度。
                                                                                                                                                                                        
还有采用碳化硅材料，因其独特的性能优势，在充电桩领域展现出广阔的应用前景。SiC功率器件具有更高的开关频率、更低的导通电阻和更好的热稳定性，可以显著提升充电桩的功率密度和效率，同时减小体积和重量。
 
如智能控制与管理技术，在充电桩的架构中，MCU起到了中枢神经的作用。它负责计量与计费的准确性、支付安全、数据的加密与解密处理，以及充电作业的启停控制。同时，MCU还支撑着人机交互界面的友好展示，确保充电桩与车辆系统、互联网平台间的无缝通讯。通过集成智能算法，MCU能够实现对电动汽车的有序充电控制，根据电网负荷情况和用户需求，自动调整充电功率和时间，以平衡电网负载，提高充电效率。
 
再如采用故障检测与诊断技术，实时监测充电设施的运行状态，及时发现并诊断故障，确保设备的安全运行。这些技术通过集成传感器和诊断算法，实现对充电桩的全方位监控和维护。
 
电动汽车行业充换电基础设施也通过采用先进芯片实现高效能。如蔚来换电站采用了先进的芯片技术来实现高效、智能的换电服务。具体来说，蔚来换电站高算力的Orin X芯片。特别是其第四代换电站，每个站标配了4颗Orin X芯片，整站算力高达1016TOPS，这些芯片为换电站提供了强大的计算能力，支持换电过程中的复杂算法和实时数据处理。
 
蔚来换电站还配备了多颗超广角激光雷达，与Orin X芯片协同工作，实现了卓越的环境感知能力。这些激光雷达能够实时扫描周围环境，识别车辆位置、障碍物等信息，为换电过程提供精准的空间定位和数据支持。
 
激光雷达的加入使得蔚来换电站能够更准确地引导车辆进入换电区域，减少碰撞和刮擦的风险。同时，在换电过程中，激光雷达还可以实时监测电池包的状态和位置，确保换电过程的安全和稳定。
 
蔚来换电站还依托电力云和边缘计算终端构建的多维感知系统，对电池温度、湿度、烟雾、水浸、异物、电压温度绝缘告警、充电机和液冷系统等进行智能管理。这种智能管理系统能够实时监测换电站的各项指标，确保换电站的稳定运行和高效服务。
 
写在最后
 
电动汽车行业充换电基础设施的技术创新正在不断推进，并呈现出多元化、智能化的发展趋势，这些技术创新提高了充电效率和用户体验。同时，电动汽车行业充换电基础设施也需要用到多种类型的芯片来保障其高效、安全和智能的运行。随着技术的不断进步和市场的不断发展，这些芯片的性能和可靠性也在不断提升，为电动汽车行业的快速发展提供有力支持。