解決電動(dòng)汽車充電的關(guān)鍵設(shè)計(jì)難題

雖然電動(dòng)汽車(EV)產(chǎn)業(yè)正在持續(xù)增長(zhǎng)，但配套充電基礎(chǔ)設(shè)施仍未成熟。汽車制造商要實(shí)現(xiàn)更多消費(fèi)者采用電動(dòng)汽車的美好愿景，必須借助大功率、高質(zhì)量電動(dòng)汽車充電技術(shù)的成功創(chuàng)新。

隨著汽車制造商對(duì)電動(dòng)汽車(EV)設(shè)計(jì)進(jìn)行升級(jí)和世界各國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車的追捧，電動(dòng)汽車市場(chǎng)將迎來(lái)飛速發(fā)展。瑞銀投行預(yù)測(cè)，到2025年電動(dòng)汽車將占全球新車銷量的20%，而到2030年將達(dá)到50%。

然而，某些嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí)阻礙了這些預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)。例如，行駛里程限制、充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)以及缺乏公共充電基礎(chǔ)設(shè)施，這些讓許多有意購(gòu)買電動(dòng)汽車的消費(fèi)者望而卻步。幸好，政府在建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施方面的努力以及電池技術(shù)的最新改進(jìn)，可能會(huì)加速電動(dòng)汽車的大規(guī)模普及。

提升電動(dòng)汽車充電效率

一直以來(lái)，人們對(duì)電動(dòng)汽車（EV）的擔(dān)憂之一，就是其充電時(shí)間比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的入油時(shí)間長(zhǎng)。

充電時(shí)間的長(zhǎng)短取決于充電方法、車輛類型和制造時(shí)間。根據(jù)美國(guó)交通部數(shù)據(jù)，家庭車庫(kù)使用的1級(jí)充電最慢，需要40到50個(gè)小時(shí)。用于家庭和商業(yè)充電的2 級(jí)充電則需要4到10個(gè)小時(shí)；使用最快的直流快速充電(DCFC)方法，商業(yè)用戶可以在20分鐘到1小時(shí)內(nèi)將電池充至 80%。

盡管在家充電很方便，但消費(fèi)者明顯更喜歡快速充電。在2020年燃料研究所的一項(xiàng)調(diào)查中，超過(guò)一半的人表示愿意為直流快速充電支付更多的費(fèi)用。

制造商非常清楚消費(fèi)者渴望快速充電，因此一直提高電壓以加快充電速度。但這是一個(gè)棘手的問(wèn)題。過(guò)快的充電速度會(huì)損壞電池，縮短使用壽命，降低性能，在最嚴(yán)重的情況下還會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)生災(zāi)難性故障。由于充電速度會(huì)隨著電池的老化而減慢，因此功率越大并不一定就能快速充滿。

充電還受到電池配置的影響，而電池配置不僅在制造商之間，而且在車型之間都存在巨大差異。電池配置對(duì)汽車制造商來(lái)說(shuō)非常重要，他們將其作為各種電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的差異化因素，比如運(yùn)動(dòng)型和純粹的實(shí)用型車款設(shè)計(jì)就有不同的電池配置。

一些制造商正在投資建設(shè)充電站，電池配置的變化可能會(huì)在其中發(fā)揮作用。例如，特斯拉投資建設(shè)了全國(guó)超級(jí)充電站網(wǎng)絡(luò)，只需15分鐘就能為電動(dòng)汽車充電。

設(shè)計(jì)用于高性能電動(dòng)汽車充電

電動(dòng)汽車充電站所用電子組件的質(zhì)量對(duì)其性能和使用壽命至關(guān)重要，必須精心選擇連接器以應(yīng)對(duì)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：大電流、空間限制、電磁干擾（EMI）、信號(hào)完整性和熱管理。

為了獲得最佳的信號(hào)完整性，所有連接器在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)控制阻抗。這樣可以防止因阻抗不匹配造成的反射（信號(hào)回彈），確保信號(hào)清晰準(zhǔn)確和減少噪聲和串?dāng)_。

電動(dòng)汽車充電站內(nèi)的大電流和熱問(wèn)題密切相關(guān)。為了適應(yīng)充電系統(tǒng)中的大電流，應(yīng)優(yōu)先使用接觸面積大和額定電流高的的連接器。然而，大電流會(huì)產(chǎn)生熱量，尤其是在緊湊型充電站內(nèi)。為解決這一問(wèn)題，應(yīng)使用低電阻連接器，并且集成散熱器和足夠的通風(fēng)設(shè)備。

此外，應(yīng)選擇帶有金屬外殼和 EMI 襯墊的屏蔽連接器，以盡量減少外部干擾。有效的接地技術(shù)可進(jìn)一步將電磁干擾降至最低，從而提供精確的數(shù)據(jù)和電力傳輸。

先進(jìn)的電池技術(shù)增強(qiáng)充電功能

電池有如此多的配置，原因很簡(jiǎn)單：電池仍需要大量改進(jìn)。例如，并非每輛電動(dòng)汽車都能處理直流快速充電，這限制了快速充電基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢(shì)。

電池顯然需要實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新，這樣電動(dòng)汽車才能充分利用快速增長(zhǎng)的充電基礎(chǔ)設(shè)施。然而，由于電動(dòng)汽車電池的制造難度大、成本高，這一直是個(gè)難題，但這種情況正在發(fā)生變化。

例如，Volfinity是電池單元接觸系統(tǒng)的互連解決方案，該方案使用柔性印刷電路 (FPC) 板將電池單元連接到監(jiān)控系統(tǒng)和各種端口。這一創(chuàng)新省去了可能導(dǎo)致配置錯(cuò)誤的人工接線菊花鏈連接。與使用單根電線相比，這種設(shè)置還更耐降解，同時(shí)重量更輕，運(yùn)輸成本更低。

更快速、更具成本效益地制造電池，將為制造商提供更多時(shí)間和資金來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新。這也將使他們能夠嘗試新的方法，安全地加快充電速度并延長(zhǎng)電池壽命。

安全可靠地?cái)U(kuò)展充電網(wǎng)絡(luò)

即使存在這些限制，電動(dòng)汽車的行駛里程也有了很大提高。現(xiàn)在，許多電動(dòng)汽車可以行駛 200 到 300 英里才需要充電。

但司機(jī)的里程焦慮仍未根本解決，充電站少、且充電站之間相隔較遠(yuǎn)。根據(jù)德勤發(fā)布的“2022年全球汽車消費(fèi)者研究報(bào)告”，14%的消費(fèi)者因擔(dān)心缺乏充電基礎(chǔ)設(shè)施而不考慮購(gòu)買電動(dòng)汽車。

不過(guò)，要改變和擴(kuò)大電動(dòng)汽車充電環(huán)境，需要的不僅僅是財(cái)政資源。特斯拉對(duì)全國(guó)超級(jí)充電站網(wǎng)絡(luò)的投資試點(diǎn)計(jì)劃只是開(kāi)始。電動(dòng)汽車市場(chǎng)要想生存和發(fā)展，就必須在不犧牲安全性和可靠性的前提下，創(chuàng)建更豐富、更充裕的充電網(wǎng)絡(luò)。

無(wú)論是在家里還是在路上，一旦駕駛員需要插電充電，安全可靠的用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。隨著電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)迅速擴(kuò)展，可靠的組件和用戶友好型設(shè)計(jì)必須成為關(guān)鍵優(yōu)先事項(xiàng)。否則，品牌聲譽(yù)和電動(dòng)汽車技術(shù)的采用速度都會(huì)受到影響。

電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域的先鋒商業(yè)模式

新的經(jīng)濟(jì)誘因也可能加速新充電站的部署推廣。例如，美國(guó)能源部最近發(fā)布了一份諒解備忘錄，以協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)和私營(yíng)部門建設(shè)“車到萬(wàn)物（V2X）”基礎(chǔ)設(shè)施。雙向充電功能將使得家庭和工作場(chǎng)所的移動(dòng)電池能夠在在白天儲(chǔ)存電量，然后在高峰時(shí)段向電網(wǎng)供電。

運(yùn)營(yíng)商也在尋找新穎的方式從充電站獲利。例如，一些運(yùn)營(yíng)商在充電樁上增加了數(shù)字屏幕以提供促銷優(yōu)惠，鼓勵(lì)顧客在等待充電期間到附近的餐館、購(gòu)物中心和影院消費(fèi)。還有一些充電樁采用了可視化技術(shù)，可以收集客戶數(shù)據(jù)，包括人口統(tǒng)計(jì)、汽車品牌和型號(hào)等。還有一些充電樁可能會(huì)播放當(dāng)?shù)仉娨曓D(zhuǎn)播的體育賽事或其他娛樂(lè)性的創(chuàng)收內(nèi)容。

對(duì)于任何企業(yè)來(lái)說(shuō)，充電樁都是一個(gè)品牌推廣的機(jī)會(huì)，采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)可以為企業(yè)信息提供支持。例如，汽車制造商開(kāi)始在其經(jīng)銷店部署信息亭，其設(shè)計(jì)旨在塑造 "輕松奢華" 或 "前瞻思維" 的形象。

雖然外觀設(shè)計(jì)在很大程度上受制于內(nèi)部零件，但這方面的靈活性也在不斷提高。例如，Molex莫仕可以制造各種形狀、尺寸和涂層的母線，可讓企業(yè)靈活地滿足設(shè)計(jì)需求，同時(shí)保持可制造性。

盡管電動(dòng)汽車電池充電和基礎(chǔ)設(shè)施仍面臨諸多障礙，但前進(jìn)的勢(shì)頭是顯而易見(jiàn)的，這激勵(lì)著制造商、供應(yīng)商和企業(yè)實(shí)現(xiàn)各種構(gòu)思。

Molex莫仕：設(shè)計(jì)制造更快速、更大型的電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施

隨著電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施沿公路擴(kuò)展并進(jìn)入家庭，消費(fèi)者要求更快速、更高效的充電體驗(yàn)，因此強(qiáng)調(diào)高質(zhì)量的連接性至關(guān)重要。在很大程度上，安全可靠地使用和維護(hù)充電站，取決于確保將電擊、火災(zāi)、過(guò)充電和故障風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

Molex莫仕擁有80 多年連接技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，正在幫助實(shí)現(xiàn)未來(lái)的全球充電網(wǎng)絡(luò)。我們的大功率母線、電纜組件和 IP 保護(hù)連接器以及旨在最大限度降低熱量的解決方案，可以確保充電設(shè)施長(zhǎng)期運(yùn)作，對(duì)于用戶和連網(wǎng)車輛的安全體驗(yàn)至關(guān)重要。