在全球倡導綠色出行與可持續發展的大背景下,電動汽車憑借其零排放,低功耗晶振等優勢,逐漸成為汽車行業發展的重要方向.然而,充電技術的發展卻在一定程度上滯后于電動汽車的推廣步伐,成為制約其進一步普及的關鍵因素.當前,電動汽車充電速度慢的問題飽受詬病.即使使用快充技術,充滿一輛電動汽車往往也需要數十分鐘,這與傳統燃油車僅需幾分鐘就能加滿油相比,差距明顯.對于生活節奏快的現代人來說,長時間的充電等待無疑是一種煎熬,極大地影響了電動汽車的使用體驗.在長途旅行中,充電時長甚至可能打亂整個行程安排,讓車主們倍感焦慮.基礎設施不完善同樣是一大難題.充電樁的分布在地域上存在嚴重不均衡現象.在大城市的核心區域,雖然充電樁數量相對較多,但分布并不均勻,繁華地段可能充電樁扎堆,而稍偏遠一些的區域卻很難找到充電樁.至于偏遠地區和農村地區,充電樁的覆蓋率則更低,甚至有些地方完全沒有充電設施.這使得電動汽車的使用范圍受到極大限制,車主們不敢輕易駕車前往這些區域,生怕途中電量耗盡卻無處充電.此外,不同品牌,不同型號的充電樁在兼容性上也存在問題,有些車輛無法適配某些充電樁,給車主的充電過程帶來諸多不便.

合作雙雄:Skyworks與Wolfspeed

(一)Skyworks:半導體領域的隱形冠軍

Skyworks成立于1962年,總部位于美國加利福尼亞州爾灣市,其前身為科勝訊系統無線業務,在2002年拆分獨立.發展至今,它已經成為了全球射頻半導體龍頭之一,在模擬和混合信號半導體領域有著深厚的技術積累,以高性能,高集成度的解決方案聞名于世.在移動通訊領域,Skyworks是蘋果,三星,華為等主流智能手機品牌的核心供應商,為其提供關鍵的射頻前端模組,其中包含功率放大器,濾波器,開關,低噪聲放大器等重要芯片組件,有力保障了手機的信號接收與傳輸質量.在5G時代,Skyworks持續投入研發,推出了一系列支持5G網絡的高性能產品,助力手機廠商實現更快速,穩定的5G通信.不僅如此,Skyworks還將業務拓展至無線連接技術領域,提供Wi-Fi,汽車藍牙模塊晶振,GPS/GNSS,Zigbee等無線通信芯片及解決方案,廣泛應用于消費電子,汽車,工業等多個領域.在汽車電子領域,Skyworks同樣成績斐然.通過收購SiliconLabs的基礎設施和汽車業務,Skyworks進一步完善了其在汽車領域的產品線,加速向電動和混合動力汽車,工業和電機控制,電源等重要增長領域擴展.在電動汽車充電技術方面,Skyworks提供了多種關鍵組件.例如,其研發的隔離式FET驅動器可采用數字輸入控制或二極管仿真器控制,能夠幫助工程師輕松創建定制的固態繼電器配置,形成緊湊的隔離開關,具備強大的隔離能力和高效的FET柵極驅動能力,在電動汽車充電中發揮著重要作用,有效提升了充電系統的安全性和穩定性.

(二)Wolfspeed:碳化硅技術的領軍者

Wolfspeed的前身是成立于1987年的CreeResearch,是碳化硅(SiC)應用領域的先驅,于1989年推出了首款基于SiC的藍色LED,并于1993年成功登陸美股.多年來,Wolfspeed一直專注于碳化硅技術的研發與創新,在碳化硅襯底,外延,器件等全產業鏈環節均有深厚的技術積累,是全球碳化硅技術的領軍企業.碳化硅作為一種寬禁帶半導體材料,與傳統的硅材料相比,具有更高的耐壓,耐溫和高頻性能,在高功率,高溫,高頻率的應用場景中優勢顯著.Wolfspeed在碳化硅技術上不斷取得突破,例如其推出的第四代碳化硅技術平臺,在性能上實現了大幅提升.在工作溫度下,該平臺的導通電阻降低高達21%,在硬開關應用中開關損耗降低高達15%.這一技術突破對于提高能源利用效率意義重大,能夠有效降低系統能耗,延長設備的續航時間.以電動汽車為例,使用Wolfspeed碳化硅器件的電池系統,可以顯著提升能源利用效率,增加車輛的續航里程.在電動汽車充電領域,Wolfspeed的碳化硅器件憑借其卓越的性能,為提高充電效率和功率密度提供了有力支持.與傳統硅基器件相比,碳化硅器件能夠在更高的頻率下工作,從而減少了磁性元件和電容器的尺寸和重量,提高了功率密度.同時,由于碳化硅器件的開關損耗更低,能夠有效降低充電過程中的能量損耗,提高充電效率,縮短充電時間.Wolfspeed的碳化硅功率模塊還具備更高的可靠性和穩定性,能夠適應復雜的工作環境,為電動汽車充電基礎設施的建設提供了可靠的技術保障.

攜手共進:合作推動充電技術飛躍

(一)合作契機與愿景

在電動汽車市場迅猛發展的當下,市場對快速充電技術的需求極為迫切.消費者渴望能像給燃油車加油一樣快速為電動汽車補充電量,以解決長途出行的續航焦慮,提升日常使用的便利性.而現有的充電技術在速度和效率上難以滿足這一需求,成為制約電動汽車普及的瓶頸.與此同時,充電網絡的不完善也使得用戶在尋找充電樁時常常面臨困難,進一步降低了電動汽車的使用體驗.Skyworks與Wolfspeed的合作可謂恰逢其時,雙方在技術上具有極強的互補性.Wolfspeed在碳化硅技術領域的深厚積累,為提升充電系統的功率密度和效率提供了關鍵支撐;而Skyworks進口晶振在隔離式柵極驅動器等關鍵組件的研發上成果顯著,能夠有效保障充電系統的穩定運行.雙方攜手,旨在從根本上提升電動汽車的充電速度和效率,讓充電時間大幅縮短,使電動汽車的使用更加便捷高效.同時,通過技術創新降低充電設備的成本,推動充電網絡的快速建設和完善,讓充電樁像加油站一樣隨處可見,為電動汽車的廣泛普及奠定堅實基礎.

(二)技術協同創新

1.碳化硅與隔離式柵極驅動器的融合

Wolfspeed的碳化硅功率器件是這場技術創新的核心之一.碳化硅作為一種寬禁帶半導體材料,具有出色的物理特性.與傳統的硅材料相比,它的禁帶寬度更寬,這使得碳化硅器件能夠承受更高的電壓,在高電壓環境下穩定工作,減少因電壓過高導致的器件損壞風險.其電子遷移率也更高,電子在碳化硅材料中移動速度更快,能夠實現更高的開關頻率.高開關頻率意味著在相同時間內,碳化硅器件可以完成更多次的開關操作,從而更高效地控制電能的傳輸和轉換.碳化硅還具有低導通電阻的優勢,這使得電流通過時的能量損耗大幅降低,提高了能源利用效率.Skyworks的隔離式柵極驅動器則如同碳化硅功率器件的"最佳拍檔".它能夠提供強大的隔離能力,有效隔離主電路與控制電路,防止高壓電路對低壓控制電路造成干擾,確保控制信號的準確性和穩定性.在電動汽車充電過程中,精確的控制信號對于保障充電安全和效率至關重要.隔離式柵極驅動器還具備高效的FET柵極驅動能力,能夠快速,準確地控制碳化硅功率器件的開關動作,使其能夠充分發揮自身的性能優勢.當充電需求發生變化時,它能迅速響應,調整碳化硅功率器件的工作狀態,實現充電功率的靈活調節.通過兩者的緊密配合,充電系統的功率密度得到了顯著提升,能夠在更小的體積內實現更高的充電功率.同時,充電效率也大幅提高,減少了充電過程中的能量損耗,降低了能耗和成本,讓電動汽車充電更加高效,經濟.

2.優化充電系統架構

除了關鍵組件的協同工作,Skyworks與Wolfspeed還從整體架構層面入手,對充電系統進行了全面優化.在設計過程中,他們充分考慮了如何實現充電設備的小型攜帶器晶振和輕量化.通過采用先進的電路設計和集成技術,將原本分散的多個組件整合在一起,減少了不必要的連接線路和物理空間占用.這不僅降低了充電設備的體積和重量,使其更便于安裝和部署,還提高了系統的可靠性和穩定性,減少了故障發生的概率.小型化和輕量化的充電設備具有諸多優勢.在不同的應用場景中,它們能夠更好地適應空間限制.在城市中,土地資源緊張,充電樁的安裝空間有限,小型化的充電設備可以更容易地找到合適的安裝位置,提高充電樁的覆蓋率.對于車載充電設備來說,輕量化則有助于減輕車輛的整體重量,降低能耗,提高續航里程.充電設施的部署便利性也得到了極大提升.小型輕便的設備運輸和安裝更加簡單快捷,能夠縮短建設周期,降低建設成本,加快充電網絡的建設速度,為用戶提供更多的充電選擇.

應用與前景:開啟電動汽車充電新篇章

(一)實際應用場景展示

在公共快充站領域,某知名充電運營商采用了Skyworks與Wolfspeed合作研發的充電技術,取得了顯著成效.以往,該運營商的快充站使用傳統充電設備,充電速度較慢,一輛電動汽車從電量0充至80%通常需要1小時左右.而在更換了基于雙方合作技術的充電設備后,充電時間大幅縮短至30分鐘以內.這一變化極大地提高了快充站的使用效率,減少了用戶的等待時間,吸引了更多電動汽車用戶前來充電.在高峰時段,快充站的周轉率明顯提升,原本需要排隊等待較長時間的用戶現在能夠更快地完成充電,出行計劃不再受到充電時間的過多限制.家庭充電樁方面,一位電動汽車車主安裝了搭載合作技術的家庭充電樁.以前,他使用普通家庭充電樁為愛車充電,充滿電需要一整晚的時間.而現在,使用新的充電樁,在下班后回家插上充電,僅需幾個小時就能將車輛電量充滿,滿足第二天的出行需求.這種高效的充電體驗讓車主對電動汽車的使用更加滿意,也消除了他對于家庭充電不便的擔憂.即使在臨時需要用車的情況下,短時間的充電也能為車輛補充足夠的電量,保障出行.在車企車載充電系統中,某新能源汽車品牌率先在其新款車型上應用了Skyworks與Wolfspeed合作的技術.該車型的車載充電系統功率密度得到大幅提升,充電效率顯著提高.在實際使用中,車主反饋,在長途旅行中,利用沿途的快充站為車輛充電,充電速度比以往快了許多,大大減少了中途充電的時間,使得整個行程更加順暢.該技術還提升了車輛的續航表現,相同電量下,車輛能夠行駛更遠的距離,為用戶帶來了實實在在的便利.

Skyworks與Wolfspeed攜手電亮電動汽車充電新時代

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