TI：以V2G的愿景展现电动车实力

老化的电网正在面临全球前所未有的充电需求，而且这种压力可能只会随着汽车电气化而加剧。不过，如果电动车可以将电力送返电网来减轻负担，又会是什麽样的情境？

这个概念称为Vehicle to Grid (V2G)，设想电动车能够提供有助於加强电网的电池电力，尤其是在需求尖峰期间。随着新型充电和电池储存解决方案出现以及经过验证的技术重新部署，如此的愿景逐渐获得关注。

随着世界各国努力减少排放和增加再生能源，这项技术也由於环境目标而获得推动。虽然汽车电气化是这个进程的一部份，不过管理数百万电动车车主的电力需求将是一大挑战。平均每辆电动车行驶 100 英哩所需的能源与为一般住家每天用电所需的能源大致相同。如果每个人同时充电，电网可能会面临严重的压力。

TI电网基础设施总经理 Henrik Mannesson 表示：「问题不在於电网的整体容量，挑战在於电网的尖峰容量。随着我们愈来愈依赖电力，这些尖峰愈来愈高，而且愈来愈频繁。极端气候事件更造成电网的压力加重。藉由半导体技术，V2G 双向充电可以舒缓这些尖峰，我们所有人都能够受益。」

支援双向充电的半导体技术可以将电动车和车用电池转变为能源储存系统，并在需要时将电力送返电网。宽能隙电源管理、感测和连接技术可以透过优化电力负载管理来确保电网更可靠、更智慧化和更安全，藉此展开再生能源扩展的坦途。

GaN 实现更快速、更节能的充电

建立更有效率的 V2G 解决方案所需的其中一项基础是宽能隙技术，例如氮化?? (GaN)。相较於传统的矽装置，GaN 在电动车、电动车充电站和能源储存系统等应用中确实将电源或电源管理系统的功率密度 (在特定外型尺寸中管理的功率量) 提高三倍。充电更快速、系统尺寸更小和拥有成本更低的设计因此得以实现。

TI GaN 产品经理 David Snook 表示：「GaN 有助於工程师达到传统晶体管的三倍功率密度，并显着缩减 DC 充电座等应用的尺寸和成本。尺寸和重量的缩减是 GaN 在这些应用中相当重要的成果。」

更小、更轻的充电站展现更大的弹性，因此电网营运商能够更轻松地将这些充电站推广到更多地方。DC 充电座之类更可携的系统也可供电动车车主在需要时为自己的家充电或供电。

电流感测技术带来节能

在电动车和电网之间传输能源时，感测技术也是展现效率的关键。为了在电源转换系统中实现电压和电流控制??路，微控制器需要绝缘、快速和准确的电压和电流读数。TI的绝缘放大器和类比转数位转换器 (ADC) 产品组合与小电流分流电阻搭配使用，可降低功耗并实现高解析度测量，因此在电力送返电网时进行精确控制。

管理TI绝缘式 ADC 和放大器产品组合的 Navin Kommaraju 表示：「准确的电流感应有助於我们将电池中的能源储存转换为电网可以使用的交流电。」

监控「充电状态」有助於电动车车主更确实管理自己的能源。准确的监控器可以有助於电池增加多达 20% 的容量，而且不会造成电池出现永久性损坏的风险。例如，一些电动车车主可能不需要自己的汽车电池一直充满电，例如，驾驶电动车只是为了通勤上班。智慧感测技术提高的准确性有助於电动车提醒车主将电力送返电网或为住家充电的最隹时间。

虽然效率很重要，不过安全性对於制作 V2G 解决方案极为重要。电动车车主需要确保电动车的动力转换维持可靠一致。除了感测技术，电池管理系统也可以透过管理电压、电流、温度和其它性能指标协助监控电池的「健全状态」。

TI负责管理汽车电池监控产品的 Spencer Hu 表示：「电池管理系统是第一道防线。如果电池不健全，车主可能不会想要将电池连接到电网，因为这可能会加速电池老化，最终影响行驶里程。」

用於管理电力负载的进阶连接解决方案

将 V2G 从概念化为现实其实是数据驱动的任务，需要电动车、充电基础设施和电网之间的智慧通讯。对於电网营运商预测和调整电动车在不同时间、地点和场合所需的电力负载，进阶连接解决方案和智慧电能计量极为重要。针对电动车充电向车主收费或针对将电力送回电网向车主付费，将需要可靠和安全的大规模即时通讯。

同时，电动车车主将需要智慧人机介面 (HMI)，例如，可以透过 Wi-Fi、Bluetooth-R 或 Sub-1 GHz 的各种通讯协定进行连线的显示器和触控板。管理各种通讯介面，同时确保充电期间的高品质使用者体验，需要以单晶片处理多项功能的应用处理器。我们的 Sitara AM62 处理器发挥中央决策的作用，负责管理跨越人机和电动车对充电器介面的通讯，以及充电站和云端之间的通讯。这些处理器有助於工程师满足 V2G 通讯的全球标准和通讯协定，例如 ISO15118 随??即充电和开放式充电点通讯协定 (OCPP)。

AM62 之类的处理器有助於电网营运商优化电力负载管理，同时透过智慧 HMI 向电动车驾驶通知充电或电力送返电网的最隹时间。随着 V2G 数据持续收集，具有边缘 AI 功能的处理器也为内建到电网的更多智慧化功能展开持续发展的坦途。

TI Sitara 处理器产品线经理 Artem Aginskiy 表示：「我们可以运用 AI 在一年的数据中找出固定模式。这可以根据电网和充电器的当时情况预测往後的最隹充电地点。」

半导体技术可将 V2G 化为现实

停电之类的一些事件较难预测，不过，住家的灯熄灭时，电动车使用者仍然可以运用半导体技术。这种支援 V2G 的连接创新能够在停电时使用汽车电池为住家供电。这种汽车对住家 (V2H) 解决方案将透过太阳能电池和电池储存系统补强住家和电网之间的双向充电，因此可能会刺激再生能源的采用。

建设基础设施推动汽车电气化需要时间。不过，从技术的角度来看，其中的元件都已经准备就绪。透过更有效率的电力负载管理，V2G 的环境效益也相当显着。

Henrik 表示：「半导体技术有助於电网因应汽车电气化的电力需求。同时，智慧解决方案可供电动车使用者更容易将电力送回电网。」

打造更美好的世界

TI的核心价值是透过半导体让电子产品更加普及，打造更美好的世界。协助工程师将 V2G 能源储存解决方案化为现实是体现这个核心价值的其中一例。我们每一次的创新皆以制造更具吸引人的产品为目标：更轻巧、更高效、更可靠及更加普及。这是我们长久以来的事业和决心，数十年来始终如一。

Curt 表示：「将 DSP 和处理器整合到晶片上的一个系统能够展现极大的优势。若不整合，DSP 和处理器都需要各自的记忆体和电源，系统成本会相当高。另一个优势是将这些操作整合到一个晶片来减少延迟。」

除了节能的处理器，我们的汽车级电源管理积体电路具备感测器融合、前置摄影机和网域控制器的功能安全功能，可提高汽车内的整体电源效率和功用。

除了个别组件之外，TI的整个 ADAS 产品生态系统都是为了确实相容而打造，汽车制造商从可以按照汽车需求和价位从整体产品组合中进行选择。

Miro 表示：「TI设计的 ADAS 产品在各方面都考量到汽车的各种挑战。因此，我们的客户可以更容易进行系统设计。」