老化的電網(wǎng)在全球面臨著前所未有的需求，而且這種壓力可能只會隨著汽車電氣化而加劇。但是，如果電動汽車(EV)可以通過將電力返回電網(wǎng)來減輕負(fù)擔(dān)呢?

這個概念——被稱為車輛到電網(wǎng)，或 V2G——設(shè)想電動汽車車隊提供電池電力以加強電網(wǎng)，特別是在需求高峰期。隨著新的充電和電池存儲解決方案的出現(xiàn)以及經(jīng)過驗證的技術(shù)被重新部署，這一愿景正在獲得關(guān)注。

隨著各國努力減少排放和增加可再生能源，它也受到環(huán)境目標(biāo)的推動。雖然汽車電氣化是這一旅程的一部分，但管理數(shù)百萬電動汽車車主的電力需求將是一項挑戰(zhàn)。平均每輛電動汽車行駛 100 英里所需的能量與為普通家庭每天供電所需的能量大致相同。如果每個人同時充電，電網(wǎng)可能會面臨嚴(yán)重的壓力。

“問題不在于電網(wǎng)的整體容量，”我們公司電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施總經(jīng)理 Henrik Mannesson 說，“挑戰(zhàn)在于電網(wǎng)的峰值容量。” 我們都知道，隨著我們越來越依賴電力，這些峰值越來越高，而且越來越頻繁。極端天氣事件增加了電網(wǎng)的壓力。借助半導(dǎo)體技術(shù)，V2G 雙向充電可以消除這些峰值，這將使我們所有人受益?！?

支持雙向充電的半導(dǎo)體技術(shù)可以將電動汽車及其電池轉(zhuǎn)變?yōu)閮δ芟到y(tǒng)，并在需要時將電力返回到電網(wǎng)。寬帶隙電源管理、傳感和連接技術(shù)可以通過優(yōu)化電力負(fù)載管理來確保更可靠、更智能和更安全的電網(wǎng)，為可再生能源的擴展鋪平道路。

GaN 實現(xiàn)更快、更節(jié)能的充電

創(chuàng)建更高效的 V2G 解決方案的基石之一是寬帶隙技術(shù)，如氮化鎵 (GaN)。與傳統(tǒng)的硅器件相比，GaN 在 EV、EV 充電站和儲能系統(tǒng)等應(yīng)用中有效地將電源或電源管理系統(tǒng)的功率密度(在給定外形尺寸中管理的功率量)提高了三倍. 這轉(zhuǎn)化為充電速度更快、系統(tǒng)尺寸更小和擁有成本更低的設(shè)計。

“GaN 幫助工程師實現(xiàn)了傳統(tǒng)晶體管的三倍功率密度，并顯著降低了DC 墻盒等應(yīng)用的尺寸和成本，”我們公司 GaN 產(chǎn)品經(jīng)理 David Snook 說?！俺叽绾椭亓繙p輕是 GaN 令人興奮的事情對于這些應(yīng)用程序。”

更小、更輕的充電站提供了更大的靈活性，使電網(wǎng)運營商能夠更輕松地將它們推廣到更多地方。更便攜的系統(tǒng)，如直流壁掛盒，也意味著電動車車主在家中更方便地在需要時為他們的家充電或供電。

電流傳感技術(shù)帶來節(jié)能

在電動汽車和電網(wǎng)之間傳輸能量時，傳感技術(shù)也是追求效率的關(guān)鍵。為了在電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中實現(xiàn)電壓和電流控制回路，微控制器需要隔離、快速和準(zhǔn)確的電壓和電流讀數(shù)。我們的隔離放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 產(chǎn)品組合與小電流分流電阻器配合使用，可降低功耗并實現(xiàn)高分辨率測量，從而在電力返回電網(wǎng)時進行精確控制。

“準(zhǔn)確的電流感應(yīng)使我們能夠?qū)㈦姵刂械哪芰看鎯D(zhuǎn)換為電網(wǎng)可以使用的交流電，”管理我們隔離式 ADC 和放大器產(chǎn)品組合的 Navin Kommaraju 說。

監(jiān)控“充電狀態(tài)”有助于電動汽車車主更有效地管理他們的能源。準(zhǔn)確的監(jiān)視器可以幫助從電池中獲得多達(dá) 20% 的容量，而不會冒對電池造成永久性損壞的風(fēng)險。例如，一些電動汽車車主可能不需要讓他們的汽車電池一直充滿電，如果他們只是通勤上班的話。智能傳感技術(shù)提高的準(zhǔn)確性可以使電動汽車能夠提醒車主將電力返回電網(wǎng)或為房屋充電的最佳時間。

雖然效率很重要，但安全性對于生產(chǎn) V2G 解決方案至關(guān)重要。電動汽車車主需要確保他們的電動汽車之間的動力轉(zhuǎn)換是可靠和一致的。除了傳感技術(shù)，電池管理系統(tǒng)還可以通過管理電壓、電流、溫度和其他性能指標(biāo)來幫助監(jiān)控電池的“健康狀態(tài)”。

“電池管理系統(tǒng)是第一道防線，”我們公司管理汽車電池監(jiān)控產(chǎn)品的 Spencer Hu 說，“如果電池不健康，車主可能不想將其連接到電網(wǎng)，因為它可能會加速電池老化，最終會影響續(xù)航里程?！?

用于管理電力負(fù)載的高級連接解決方案

將 V2G 從概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實最終是一項數(shù)據(jù)驅(qū)動的任務(wù)，需要電動汽車、充電基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)之間的智能通信。先進的連接解決方案和智能電能計量對于電網(wǎng)運營商預(yù)測和調(diào)整電動汽車在不同時間、地點和場景所需的電力負(fù)載至關(guān)重要。為電動汽車充電或為將電力送回電網(wǎng)而向車主收費，將需要大規(guī)模的可靠和安全的實時通信。

與此同時，電動汽車車主將需要智能人機界面 (HMI)，例如可以通過各種協(xié)議(無論是 WiFi ®、藍(lán)牙®還是低于 1 GHz)進行連接的顯示器和觸摸板。管理各種通信接口，同時確保充電期間的高質(zhì)量用戶體驗，需要應(yīng)用處理器在單個芯片上處理多種功能。我們的Sitara? AM62 處理器充當(dāng)中央決策者，負(fù)責(zé)管理跨人機和 EV 到充電器接口的通信以及充電站和云之間的通信。它們使工程師能夠滿足 V2G 通信的全球標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，例如 ISO15118 Plug & Charge 和 Open Charge Point Protocol (OCPP)。

像 AM62 這樣的處理器將使電網(wǎng)運營商能夠優(yōu)化電力負(fù)載管理，同時通過智能 HMI 通知 EV 駕駛員關(guān)于充電或返回電網(wǎng)的最佳時間。隨著 V2G 數(shù)據(jù)的不斷收集，具有邊緣 AI 功能的處理器也為將更多智能構(gòu)建到網(wǎng)格中鋪平了道路。

“我們可以將 AI 置于頂層以在一年的數(shù)據(jù)中尋找模式，”我們的 Sitara 處理器產(chǎn)品線經(jīng)理 Artem Aginskiy 說。“它可以根據(jù)電網(wǎng)和充電器今天的表現(xiàn)來預(yù)測明天的最佳充電地點。”

半導(dǎo)體技術(shù)可將 V2G 變?yōu)楝F(xiàn)實

一些事件，例如停電，更難預(yù)測，但當(dāng)家里的燈熄滅時，電動汽車用戶仍將受益于半導(dǎo)體技術(shù)。支持 V2G 的相同連接創(chuàng)新將允許他們的汽車電池在中斷期間為他們的家庭供電。這種車到戶 (V2H) 解決方案將通過太陽能電池和電池存儲系統(tǒng)補充家庭和電網(wǎng)之間的雙向充電，可能會刺激可再生能源的采用。

建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施以推動汽車電氣化需要時間。然而，從技術(shù)的角度來看，這些部件都已到位。通過更高效的電力負(fù)載管理，V2G 的環(huán)境效益也很引人注目。

“半導(dǎo)體技術(shù)可以幫助電網(wǎng)滿足汽車電氣化帶來的電力需求，”Henrik 說，“與此同時，智能解決方案可以讓電動汽車用戶更容易將電力送回電網(wǎng)?！?

創(chuàng)造更美好世界的熱情

幫助工程師使 V2G 儲能解決方案成為現(xiàn)實只是我們的創(chuàng)新者實現(xiàn)我們公司的熱情的一種方式，即通過半導(dǎo)體使電子產(chǎn)品更實惠，從而創(chuàng)造一個更美好的世界。每一代創(chuàng)新都建立在上一代的基礎(chǔ)上，以使技術(shù)更小、更高效、更可靠和更實惠。我們認(rèn)為這是工程進步。這是我們幾十年來一直在做的事情。