对话恩智浦：有关电动汽车的电气化和电池管理

汽车电气化正在兴起，随着世界各国政府试图实现可持续发展目标，它可能会继续增长。本文摘录了与恩智浦半导体执行副总裁兼高级模拟业务线总经理 Jens Hinrichsen 就汽车电气化的各个方面的对话——从技术方面，包括电池管理，到增长的挑战，包括解决范围焦虑等因素，这是一种常见的消费者犹豫。

为了设置场景，电动汽车似乎正在获得市场份额。对来自 CleanTechnica的报告的扫描描绘了由全电动(也称为电池电动汽车或 BEV)驱动的电动汽车 (EV) 或插电式汽车的正面图景。例如，在 2020 年 10 月，德国、法国、瑞典和英国的插电式汽车销量均创历史新高。在德国，插电式汽车的市场份额为 18%，注册量为 48,000 辆，这得益于 BEV 较上月增长 365%。同样，法国 10 月份的插件市场份额达到创纪录的 11.8%，瑞典的市场份额为 36.2%，英国的市场份额为 12.1%。

展望未来，基于第三方研究，恩智浦表示，预计到 2023 年，各种形式的电动汽车 (xEV) 市场将占汽车总产量的近 25%，并且相信 xEV(代表所有类型)电动汽车，包括插电式和纯电动汽车)应占到 2030 年汽车总产量的 50% 以下。

市场采用驱动因素和挑战

首先，我们询问了推动电动汽车采用的因素是什么，挑战是什么?

Hinrichsen：电动汽车确实有趋势。即使在像 2020 年这样整体汽车产量下降的充满挑战的年份，电动汽车在这一年仍然在增加。从我的角度来看，有多种因素推动了需求和采用率的增长。总体而言，它真正始于为环境做点好事，寻找一种更可持续、更环保的出行方式。

但是，它很快就归结为成本和便利性的妥协。您可以想象，如果电动汽车的性能与您习惯的基于内燃机汽车的性能不同，那么您想知道购买这样的汽车是否真的有意义。因此，从我的角度来看，充电范围和充电速度非常重要。方便也是一个关键因素。

成本和可负担性也是另一个关键项目。虽然汽车制造商必须不断提高性能，但同样他们也需要降低成本并使这些汽车价格实惠。从这个角度来看，我真的真的认为仍然需要一点催化剂来推动这个过程：这包括政府法规和授权，然后从消费者的角度来看是补贴和税收优惠。

技术视角

接下来，我们继续讨论技术和挑战，包括如何解决快速充电、安全性和“里程焦虑”问题。

Hinrichsen：如果你想扩大续航里程并实现快速充电，那么你可能需要为电池投入更多的能量和功率，并建立非常非常快的充电速度。这使得电池和充电过程成为汽车中相当危险的元素。因此，您可以在此电池中拥有越来越多的电量，并利用并释放此电池的最大功率和效率。

这意味着它需要超高水平的功能安全性。您需要确保该电池始终正常运行，并且该电池不会遇到任何问题。如果是这样的话，周围的机制基本上是关闭、停止或控制的。功能安全正在成为汽车中这个非常非常重要的系统的关键要素。

从技术的角度来看，交付电动汽车需要什么?有哪些不同的元素，碎片?

Hinrichsen：最重要的部分是动力传动系统：这使它与普通的内燃机汽车区分开来。在混合动力汽车的动力传动系统中，甚至可能比纯电动汽车复杂一点，您需要几个元素。您仍然拥有内燃机，并且需要对内燃机进行一些电机控制。最重要的是，您有一个电动机，而电动机需要一个逆变器平台，而该逆变器平台就在那里使电动机移动。

然后你通常有一个低压电池，你有一个高压电池。低压电池可用于支持常规功能、娱乐系统、座椅控制等一切。高压电池是电动马达的能源，这是一个真正的关键要素。

当您的车内有低压和高压网络时，您需要一个 DC-DC 转换器来连接这些系统。通常，如果您有插电式混合动力车，则需要一个 AC-DC 转换器来进行车载充电，您可以使用普通电源并将其插入，然后汽车进行转换。除了作为电动机能源的高压电池之外，您还需要一个智能且非常复杂的电池管理系统，这在这样的设置中非常关键。这几乎就是你所需要的。

恩智浦在启用所有这些技术方面的作用是什么?

Hinrichsen：恩智浦提供控制电源以及控制和监控系统的半导体。我们不为电机供电——这些通常是功率半导体，如 MOSFET 和 IGBT，因此是碳化硅解决方案。我们不专注于功率半导体。

我们负责所有的控制系统——所有进行智能处理的处理器，以及所有的网络组件。我们拥有支持智能处理器的电源管理组件。我们拥有连接所有这些系统的完整连接。我们也有所有的模拟前端解决方案。这包括电池单元控制器，它基本上从外部感知该系统中的所有数据。我们处理和控制系统。我们不为系统供电。

电池管理

好的，那么电池管理的重要性是什么?它是如何工作的?

Hinrichsen：电池管理系统不断监测和控制电池，并不断近乎实时地检查这个巨大电池组的每个电池的健康状态、充电状态和功能状态。

它检查温度并测量其他关键项目和高精度模拟的准确性。然后，它可以决定，“我现在可以消耗这个电池的电量，还是电池太热了，我应该让它静置一会儿?电池现在是空的吗?我需要给这个特定的电池充电吗?我需要做些什么来以优化的方式利用系统的每个特定单元，以释放该特定系统的全部能量密度，该特定系统的全部能量功率，而不会损坏它，也不会过度强调它，这样我们就不会陷入故障状态?”

您越能做到这一点，您就越能真正释放电池的全部电量，从而实现非常长的续航里程，这样您就可以最大限度地利用电量，同时不会损坏电池. 从而延长使用寿命。当然，在短期内，您需要确保它不会失控，因此需要不断确保该特定系统的功能运行和功能安全。这就是电池管理系统的作用。

您通常需要管理多少个电池?这很复杂，不是吗?

Hinrichsen：是的，这真的很复杂。让我们举一个简单的例子。典型系统为 400V，对于高性能汽车，它可以是 800V 或 900V。这就是您需要管理的电压。根据您的设置，每个特定的电池可以处理大约 3-4V 之间的电压。因此，如果您以 400V 为例，假设每个电池为 4V，这意味着您的电池中有 100 个电池。您需要控制 100 个细胞，并且需要不断地实时控制它们。