驱动电动汽车先进性能解决方案-电池技术和驱动方案

成本：将效率转化为节约

电池技术仍然非常昂贵，汽车制造商在选择这些技术时，必须不断地在范围、重量和价格之间保持平衡。

电池效率对成本有直接的影响，因为如果你能更有效地使用现有的电池，你就可以增加电池的使用范围，而不需要购买更多的电池功率。高压电池所需的电缆尺寸的减少也可以降低成本。

以电动汽车动力系统为例——为电机提供动力的主要子系统。将动力系统的效率提高0.1%，可以节省高达500美元的电池成本。新的发动机设计和高效的动力系统解决方案可以对消费者的汽车的总体成本产生巨大的影响。

汽车对电网(V2G)是另一项允许在家庭中充电的电动汽车回馈电网的技术。V2G架构并不将800-/900-V电池作为电网的备用存储电池，并允许电动汽车车主在将汽车电池转换为电网阵列时节省资金。看看电动汽车动力转换系统的内部情况

显著提高电力设备的范围、性能和成本基本上可以归结于电力设备的限制。展示了电动汽车和主功率转换系统组件的基本操作的方框图。

车载充电器，可连接到外部交流/直流充电站

直流/直流转换器，它将高压电池直流转换为低压直流，用于内部电子设备

主逆变器，将高压电池直流电转换为三相交流电，为电机供电

让我们仔细看看这些组件。

主逆变器是电动汽车电力电子系统的核心。事实上，牵引逆变器动力系统对电动汽车的续航里程、性能和成本的影响最大：动力系统的效率越高，续航里程、性能和成本就越好。动力传动系效率是逆变器和电机效率的结合。提高逆变器和电机效率可以显著降低电机损耗。电机能量损失的最大原因是涡流，或由不断变化的磁场在导体中形成的电流回路，以及不完美的正弦波交流输入。更高的开关频率可以通过减少高次谐波引起的涡流损耗和提高正弦波输入的质量来进一步降低损耗来解决这两个问题。

不断发展的应用程序需要新的解决方案

要真正改善电动汽车的续航里程、性能和成本，需要采用新型电源转换系统。为了满足不断增长的市场需求，电动汽车制造商正在寻求利用最新的技术创新来推动车辆设计。其中包括更高电压的 800-/900-V 电池、提高车辆稳健性的新要求(例如短路保护)以及充分利用车辆电池的新电机设计。过去几十年推动消费电子和工业电子产品爆炸式增长的硅基电源技术已不足以满足当今的高级需求。现代电动汽车需要更先进的功率半导体技术。

NexGen Power Systems：重塑电力电子

NexGen 是一家垂直整合的电力电子公司，基于垂直 GaN 技术在功率半导体领域取得了根本性突破，这使该公司能够基于其可扩展、软件可配置的电源平台构建下一代电源系统。

这一切都始于氮化镓，在制造半导体方面，氮化镓在本质上优于硅和碳化硅。NexGen 的垂直 GaN 半导体是世界上第一个 GaN-on-GaN 解决方案。它们比基于硅的系统小 95%，并提供：

· 低开关损耗

· 高开关频率

· 高能量密度

NexGen Vertical GaN 器件已证明自己是电动汽车和其他应用的选择，具有多项优势，例如：

· 对于给定的芯片面积，优于任何其他 GaN 器件的击穿电压和电流能力

· 唯一可以提供 1.2 kV 及以上击穿电压的 GaN 技术

· 由于 NexGen eMode 器件技术的控制原理，没有动态导通电阻

· 降低 GaN-on-GaN 同质外延层中的缺陷密度

· 显着降低输出电容，从而显着降低开关损耗并实现高开关频率

支持垂直 GaN 的电源非常适合电动汽车中的高压电力电子设备，可以通过减少电感器和电容器等无源元件来降低成本。由此产生的电源系统不仅更轻更小，而且更坚固高效，非常适合具有尺寸和空间限制以及尖端效率和稳健性要求的应用。

NexGen 工程师正在与汽车制造商合作，开发符合其独特规格的 EV 电源转换系统。这些系统具有可扩展性和软件可配置性，因此可以通过使用相同的核心架构对其进行调整，以应对汽车中的各种功率水平。该公司还为电动汽车制造商提供垂直 GaN 晶体管，他们可以将这些晶体管放入他们专有的逆变器中。

在您的 EV 电源转换系统和逆变器中使用基于创新垂直 GaN 器件的最先进电源系统，您可以在所有三个主要领域实现改进：续航里程、性能和成本。EV 中的电力电子设备将显着提高效率，并为消费者提供他们想要的驾驶体验。

产生全球影响

整体效率的提高也为产生更大的全球影响提供了重要机会。

一辆电动汽车平均需要 30 千瓦时才能行驶 100英里。假设一辆典型的汽车每年平均行驶 13,500 英里，这相当于一年的能源消耗量为 4,050 千瓦时。预计从 2025 年到 2030 年将售出 1.5 亿辆电动汽车。假设一辆汽车的典型保有期为 11 年，这些新车的耗电量估计约为 6.6 万亿千瓦时。这些汽车的整体 EV 电力电子设备的效率提高 1% 相当于节能 660 亿千瓦时。这相当于美国三分之一的国家森林固存的碳——或超过纽约市每年的能源消耗量。