重塑电动汽车驾乘体验的三大半导体技术

博客作者：德州仪器HEV/EV和动力总成部门总经理 Jerry Shi。

几年前，我和家人驾驶一辆电动汽车开启了为期一周的自驾旅行。旅途中既有欣赏湖光美景、一路欢歌的美好回忆，也有一些不太方便的体验，比如在接近目的地时，仍不得不停下来给汽车充电一个多小时。

如今，电动汽车的续航里程大幅提升。充电时间从过去以小时计，缩短至以分钟计。电池系统日益智能化，使车辆运行更加稳定可靠。电动汽车正从一种“可选项”，逐步转变为更具实用性的出行选择。

这些进步并非一蹴而就。每一项电动汽车性能突破的背后，都是多年工程创新的积累，而半导体正是其中的关键支撑。创新的起点，是对于驾驶者需求的深入理解。

协同创新驱动技术演进

原始设备制造商 (OEM) 是我们理解电动汽车技术演进与发展的起点。OEM 指为整车或相关系统提供部件和组件的厂商。与德州仪器 (TI) 合作的 OEM 伙伴，既包括整车厂，也包括轮胎、制动系统等汽车零部件供应商。

五年前，像 TI 这样的半导体制造商与汽车制造商之间的合作，往往是在后者完成下一代车型架构定义之后才正式启动。如今这一模式正在发生改变，正在加快新功能落地应用的速度。

现在，我们更早与制造商展开合作。我们不再只是各自独立优化组件，而是将半导体研发与驾驶者在真实使用场景的实际需求相结合。这种深度合作所带来的成果，正促使驾驶者重新思考电动汽车的使用场景与方式。

三项技术推动电动汽车走进日常生活

在更早阶段与 OEM 展开合作，使我们能够在设计初期便参与制定电池管理策略、设计充电拓扑结构以及功率转换架构。这使得 OEM 对半导体有了更深入的了解，而我们的器件也能更直接地响应驾驶者的期望与需求。

我们从制造商处了解到，驾驶者希望无论行程长短或距离充电桩远近，都能对电动汽车的使用充满信心。因此，工程师需要重新思考电池系统，包括其管理方式、充电方式，以及如何高效地将存储的电能转化为车辆前进的动力。目前，我们正在推进三大技术创新，为电动汽车的发展铺平道路。

详细了解我们的电动汽车解决方案。

1. 预测式电池管理始于对电池健康状况的更深度洞察。驾驶者希望无论是在日常通勤、长途旅行，甚至极端温度环境下，车辆都能稳定行驶。

我们通过电化学阻抗谱 (EIS) 等技术不断优化预测式电池管理，借助基于模型的算法或边缘 AI，让电池管理系统能够检测电池包电芯的各项变化，例如荷电状态、温度、老化程度或充电不均衡等问题。

对电芯状态的精细监测，使 OEM 能够部署保护功能。实时传感与数据分析有助于更早发现并应对风险，从而提升电池安全性与性能，并延长电池包使用寿命。对于驾驶者而言，这意味着更少的续航波动、更高的可靠性以及更及时的安全预警。同样，电池寿命的也延长有助于降低整体使用成本。

2. 更高功率密度的充电技术对提升电动汽车日常使用便利性同样至关重要。在 TI，我们通过单级矩阵式设计等新型车载充电器拓扑结构实现更快的充电，在更小的体积内输出更大功率，同时简化系统架构。通过采用单级功率转换级来提升功率密度与效率，OEM可以在不影响性能的前提下缩短充电时间。

对驾驶者而言，充电变得更快、更可预期。对 OEM 而言，更高效的充电设计有助于降低系统重量与成本，从而降低电动汽车的上市成本。

3. 延长续航里程仍是驾驶者的核心需求，OEM 已认识到这一点。同时，这也是一项工程挑战。更长的续航里程依赖于动力总成的能效管理水平。电力电子技术的进步与控制策略优化，提升了储能转化为动力的效率。TI正致力于提升运动控制技术，例如优化脉冲定位算法，通过大幅减少能量损耗来提高牵引逆变器的效率。如此一来，电动汽车单次充电续航更远，同时驾驶者也能体验到更快的加速响应以及更平顺、更安静的驾乘体验。