在全球倡导绿色出行与可持续发展的大背景下,电动汽车凭借其零排放,低功耗晶振等优势,逐渐成为汽车行业发展的重要方向.然而,充电技术的发展却在一定程度上滞后于电动汽车的推广步伐,成为制约其进一步普及的关键因素.当前,电动汽车充电速度慢的问题饱受诟病.即使使用快充技术,充满一辆电动汽车往往也需要数十分钟,这与传统燃油车仅需几分钟就能加满油相比,差距明显.对于生活节奏快的现代人来说,长时间的充电等待无疑是一种煎熬,极大地影响了电动汽车的使用体验.在长途旅行中,充电时长甚至可能打乱整个行程安排,让车主们倍感焦虑.基础设施不完善同样是一大难题.充电桩的分布在地域上存在严重不均衡现象.在大城市的核心区域,虽然充电桩数量相对较多,但分布并不均匀,繁华地段可能充电桩扎堆,而稍偏远一些的区域却很难找到充电桩.至于偏远地区和农村地区,充电桩的覆盖率则更低,甚至有些地方完全没有充电设施.这使得电动汽车的使用范围受到极大限制,车主们不敢轻易驾车前往这些区域,生怕途中电量耗尽却无处充电.此外,不同品牌,不同型号的充电桩在兼容性上也存在问题,有些车辆无法适配某些充电桩,给车主的充电过程带来诸多不便.

合作双雄:Skyworks与Wolfspeed

(一)Skyworks:半导体领域的隐形冠军

Skyworks成立于1962年,总部位于美国加利福尼亚州尔湾市,其前身为科胜讯系统无线业务,在2002年拆分独立.发展至今,它已经成为了全球射频半导体龙头之一,在模拟和混合信号半导体领域有着深厚的技术积累,以高性能,高集成度的解决方案闻名于世.在移动通讯领域,Skyworks是苹果,三星,华为等主流智能手机品牌的核心供应商,为其提供关键的射频前端模组,其中包含功率放大器,滤波器,开关,低噪声放大器等重要芯片组件,有力保障了手机的信号接收与传输质量.在5G时代,Skyworks持续投入研发,推出了一系列支持5G网络的高性能产品,助力手机厂商实现更快速,稳定的5G通信.不仅如此,Skyworks还将业务拓展至无线连接技术领域,提供Wi-Fi,汽车蓝牙模块晶振,GPS/GNSS,Zigbee等无线通信芯片及解决方案,广泛应用于消费电子,汽车,工业等多个领域.在汽车电子领域,Skyworks同样成绩斐然.通过收购SiliconLabs的基础设施和汽车业务,Skyworks进一步完善了其在汽车领域的产品线,加速向电动和混合动力汽车,工业和电机控制,电源等重要增长领域扩展.在电动汽车充电技术方面,Skyworks提供了多种关键组件.例如,其研发的隔离式FET驱动器可采用数字输入控制或二极管仿真器控制,能够帮助工程师轻松创建定制的固态继电器配置,形成紧凑的隔离开关,具备强大的隔离能力和高效的FET栅极驱动能力,在电动汽车充电中发挥着重要作用,有效提升了充电系统的安全性和稳定性.

(二)Wolfspeed:碳化硅技术的领军者

Wolfspeed的前身是成立于1987年的CreeResearch,是碳化硅(SiC)应用领域的先驱,于1989年推出了首款基于SiC的蓝色LED,并于1993年成功登陆美股.多年来,Wolfspeed一直专注于碳化硅技术的研发与创新,在碳化硅衬底,外延,器件等全产业链环节均有深厚的技术积累,是全球碳化硅技术的领军企业.碳化硅作为一种宽禁带半导体材料,与传统的硅材料相比,具有更高的耐压,耐温和高频性能,在高功率,高温,高频率的应用场景中优势显著.Wolfspeed在碳化硅技术上不断取得突破,例如其推出的第四代碳化硅技术平台,在性能上实现了大幅提升.在工作温度下,该平台的导通电阻降低高达21%,在硬开关应用中开关损耗降低高达15%.这一技术突破对于提高能源利用效率意义重大,能够有效降低系统能耗,延长设备的续航时间.以电动汽车为例,使用Wolfspeed碳化硅器件的电池系统,可以显著提升能源利用效率,增加车辆的续航里程.在电动汽车充电领域,Wolfspeed的碳化硅器件凭借其卓越的性能,为提高充电效率和功率密度提供了有力支持.与传统硅基器件相比,碳化硅器件能够在更高的频率下工作,从而减少了磁性元件和电容器的尺寸和重量,提高了功率密度.同时,由于碳化硅器件的开关损耗更低,能够有效降低充电过程中的能量损耗,提高充电效率,缩短充电时间.Wolfspeed的碳化硅功率模块还具备更高的可靠性和稳定性,能够适应复杂的工作环境,为电动汽车充电基础设施的建设提供了可靠的技术保障.

携手共进:合作推动充电技术飞跃

(一)合作契机与愿景

在电动汽车市场迅猛发展的当下,市场对快速充电技术的需求极为迫切.消费者渴望能像给燃油车加油一样快速为电动汽车补充电量,以解决长途出行的续航焦虑,提升日常使用的便利性.而现有的充电技术在速度和效率上难以满足这一需求,成为制约电动汽车普及的瓶颈.与此同时,充电网络的不完善也使得用户在寻找充电桩时常常面临困难,进一步降低了电动汽车的使用体验.Skyworks与Wolfspeed的合作可谓恰逢其时,双方在技术上具有极强的互补性.Wolfspeed在碳化硅技术领域的深厚积累,为提升充电系统的功率密度和效率提供了关键支撑;而Skyworks进口晶振在隔离式栅极驱动器等关键组件的研发上成果显著,能够有效保障充电系统的稳定运行.双方携手,旨在从根本上提升电动汽车的充电速度和效率,让充电时间大幅缩短,使电动汽车的使用更加便捷高效.同时,通过技术创新降低充电设备的成本,推动充电网络的快速建设和完善,让充电桩像加油站一样随处可见,为电动汽车的广泛普及奠定坚实基础.

(二)技术协同创新

1.碳化硅与隔离式栅极驱动器的融合

Wolfspeed的碳化硅功率器件是这场技术创新的核心之一.碳化硅作为一种宽禁带半导体材料,具有出色的物理特性.与传统的硅材料相比,它的禁带宽度更宽,这使得碳化硅器件能够承受更高的电压,在高电压环境下稳定工作,减少因电压过高导致的器件损坏风险.其电子迁移率也更高,电子在碳化硅材料中移动速度更快,能够实现更高的开关频率.高开关频率意味着在相同时间内,碳化硅器件可以完成更多次的开关操作,从而更高效地控制电能的传输和转换.碳化硅还具有低导通电阻的优势,这使得电流通过时的能量损耗大幅降低,提高了能源利用效率.Skyworks的隔离式栅极驱动器则如同碳化硅功率器件的"最佳拍档".它能够提供强大的隔离能力,有效隔离主电路与控制电路,防止高压电路对低压控制电路造成干扰,确保控制信号的准确性和稳定性.在电动汽车充电过程中,精确的控制信号对于保障充电安全和效率至关重要.隔离式栅极驱动器还具备高效的FET栅极驱动能力,能够快速,准确地控制碳化硅功率器件的开关动作,使其能够充分发挥自身的性能优势.当充电需求发生变化时,它能迅速响应,调整碳化硅功率器件的工作状态,实现充电功率的灵活调节.通过两者的紧密配合,充电系统的功率密度得到了显著提升,能够在更小的体积内实现更高的充电功率.同时,充电效率也大幅提高,减少了充电过程中的能量损耗,降低了能耗和成本,让电动汽车充电更加高效,经济.

2.优化充电系统架构

除了关键组件的协同工作,Skyworks与Wolfspeed还从整体架构层面入手,对充电系统进行了全面优化.在设计过程中,他们充分考虑了如何实现充电设备的小型携带器晶振和轻量化.通过采用先进的电路设计和集成技术,将原本分散的多个组件整合在一起,减少了不必要的连接线路和物理空间占用.这不仅降低了充电设备的体积和重量,使其更便于安装和部署,还提高了系统的可靠性和稳定性,减少了故障发生的概率.小型化和轻量化的充电设备具有诸多优势.在不同的应用场景中,它们能够更好地适应空间限制.在城市中,土地资源紧张,充电桩的安装空间有限,小型化的充电设备可以更容易地找到合适的安装位置,提高充电桩的覆盖率.对于车载充电设备来说,轻量化则有助于减轻车辆的整体重量,降低能耗,提高续航里程.充电设施的部署便利性也得到了极大提升.小型轻便的设备运输和安装更加简单快捷,能够缩短建设周期,降低建设成本,加快充电网络的建设速度,为用户提供更多的充电选择.

应用与前景:开启电动汽车充电新篇章

(一)实际应用场景展示

在公共快充站领域,某知名充电运营商采用了Skyworks与Wolfspeed合作研发的充电技术,取得了显著成效.以往,该运营商的快充站使用传统充电设备,充电速度较慢,一辆电动汽车从电量0充至80%通常需要1小时左右.而在更换了基于双方合作技术的充电设备后,充电时间大幅缩短至30分钟以内.这一变化极大地提高了快充站的使用效率,减少了用户的等待时间,吸引了更多电动汽车用户前来充电.在高峰时段,快充站的周转率明显提升,原本需要排队等待较长时间的用户现在能够更快地完成充电,出行计划不再受到充电时间的过多限制.家庭充电桩方面,一位电动汽车车主安装了搭载合作技术的家庭充电桩.以前,他使用普通家庭充电桩为爱车充电,充满电需要一整晚的时间.而现在,使用新的充电桩,在下班后回家插上充电,仅需几个小时就能将车辆电量充满,满足第二天的出行需求.这种高效的充电体验让车主对电动汽车的使用更加满意,也消除了他对于家庭充电不便的担忧.即使在临时需要用车的情况下,短时间的充电也能为车辆补充足够的电量,保障出行.在车企车载充电系统中,某新能源汽车品牌率先在其新款车型上应用了Skyworks与Wolfspeed合作的技术.该车型的车载充电系统功率密度得到大幅提升,充电效率显著提高.在实际使用中,车主反馈,在长途旅行中,利用沿途的快充站为车辆充电,充电速度比以往快了许多,大大减少了中途充电的时间,使得整个行程更加顺畅.该技术还提升了车辆的续航表现,相同电量下,车辆能够行驶更远的距离,为用户带来了实实在在的便利.

Skyworks与Wolfspeed携手电亮电动汽车充电新时代

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