汽車電氣化并不新鮮。事實上，最早的電動汽車 (EV)是在 1800 年代后期推出的。但新的是遏制燃料排放的壓力越來越大，以及由半導體創新和可負擔性推動的消費者對電動汽車的采用激增。

2010 年，電池組每千瓦時的平均價格超過 1,000 美元。到 2024 年，這個數字預計將降至 100 美元以下。此外，較新的 EV 車型一次充電可行駛超過 300 英里（480 公里），是 10 年前電動汽車的 3 倍。由于這些趨勢，到 2025 年，多達 30% 的新車銷售將是電動汽車。然而，推動更多電動汽車并非沒有電力挑戰。

汽車電氣化中的電力挑戰

隨著汽車制造商開發更具創新性和價格合理的電動汽車技術，對高效充電站的需求也越來越大，以幫助進一步提高消費者的采用率。獨立的直流快速充電器可以在短短 30 分鐘內將 EV 快速充電至 80% 的容量，而您在家充電可能需要 10 多個小時。充電時間的大幅減少是部署大型直流充電站網絡的原因之一。然而，這些獨立充電站的設計成本可能很高，并且在正常運行和待機模式下都會消耗大量電力。為了滿足這些電力需求，工程師的任務是使電網和車輛內部的電子設備更小、更可靠、更高效、更實惠。

電動汽車生態系統中的半導體創新

為了在更高的功率水平下實現最佳的車輛效率和更快的充電時間，采取全面的方法非常重要，首先要全面了解從電源到負載的整個系統。對于電動汽車和混合動力電動汽車等快速發展的應用，系統組件需要具有可擴展性和靈活性，以適應不斷變化的更高電池電壓、雙向充電甚至上市時間。有兩個不同的電源管理目標——高功率密度和低電磁干擾 (EMI)——在更小的空間內提高大功率電動汽車和直流充電系統的效率。

功率密度

氮化鎵 (GaN) 正成為功率密度的代名詞，因為它的開關速度比傳統的硅金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 甚至更新的碳化硅器件快 10 倍。僅當驅動源（在本例中為柵極驅動器）的輸出與 GaN FET 的柵極緊密連接時，才能啟用這種快速開關。

電氣結果是幾乎完美的方波，振鈴非常小。機械結果是變壓器尺寸減小了 59%，進而顯著降低了電動汽車的整體尺寸和重量，從而延長了行駛時間。

GaN 高速開關的另一個好處是非常高的功率轉換效率，在傳統的大功率系統中，它可以在 96% 到 98% 之間變化。因此，這些系統將需要一個冷卻風扇來消除數百瓦的熱量浪費。典型的 GaN 系統提供超過 99% 的效率——因此這些系統不僅使用更少的能源，而且還消除了對冷卻風扇的需求。對于電動汽車和充電站而言，最大限度地減少熱量和電力損失的能力對于縮短充電時間至關重要。

　　審核編輯：湯梓紅