助力實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)，解讀恩智浦端到端能源優(yōu)化方案

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）國際能源署在更新版的《凈零路線圖：實(shí)現(xiàn)1.5攝氏度目標(biāo)的全球途徑》報(bào)告中指出，自2021年以來，太陽能發(fā)電能力和電動(dòng)汽車銷量大幅增長，這符合到本世紀(jì)中葉全球?qū)崿F(xiàn)凈零排放的行動(dòng)路線，具有重大意義。

確實(shí)，新能源和“碳中和”之間的關(guān)系緊密相連，實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)需要采用更加清潔、可再生的能源。那么，該如何構(gòu)建以新能源為基礎(chǔ)的全新能源結(jié)構(gòu)體系呢？作為全球領(lǐng)先的安全邊緣解決方案提供商，恩智浦給出了自己的答案。

8月14日，恩智浦技術(shù)日巡回研討會(huì)工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)專場于合肥順利舉辦。會(huì)上，恩智浦大中華區(qū)工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)市場高級(jí)總監(jiān)孫航系統(tǒng)性地介紹了恩智浦在能源與電力行業(yè)領(lǐng)域的解決方案，并著重提到了電動(dòng)汽車充電樁、儲(chǔ)能、光伏能源轉(zhuǎn)換、斷路器等典型應(yīng)用解決方案。

恩智浦大中華區(qū)工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)市場高級(jí)總監(jiān)孫航

提供可持續(xù)、自動(dòng)化、可靠的能源解決方案

在全球能源結(jié)構(gòu)升級(jí)的大背景下，近幾年全球可再生能源市場發(fā)展迅猛。根據(jù)國際能源署發(fā)布的《2023年可再生能源》年度市場報(bào)告，2023年全球可再生能源新增裝機(jī)容量比2022年增長50%，達(dá)到510吉瓦，裝機(jī)容量增長速度比過去30年的任何時(shí)候都要快；未來5年風(fēng)能和太陽能發(fā)電將占新增可再生能源發(fā)電量的95%。

在可再生能源市場，“光儲(chǔ)充”有機(jī)融合被認(rèn)為是行業(yè)發(fā)展的大趨勢，這離不開背后作為系統(tǒng)支撐的芯片和方案。孫航表示，在人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、城際交通、5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、新能源車等廣泛市場，恩智浦都會(huì)提供豐富的產(chǎn)品組合、系統(tǒng)級(jí)解決方案、強(qiáng)大且持續(xù)強(qiáng)化的生態(tài)合作體系和高效完備的技術(shù)支持。如下圖所示，恩智浦的能源策略正是打造一個(gè)涵蓋“光儲(chǔ)充”各個(gè)環(huán)節(jié)的全新的能源結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)從電動(dòng)汽車、電網(wǎng)到家庭的端到端能源優(yōu)化。

恩智浦能源系統(tǒng)解決方案

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，恩智浦的能源策略主要聚焦在三個(gè)方面：
第一是：可持續(xù)
? 精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集
? 高效的能源轉(zhuǎn)換和分配
? 電池管理和回收利用

第二是：可靠
? 功能安全和擴(kuò)展任務(wù)配置文件
? 分布式發(fā)電和儲(chǔ)能
? 能源管理

第三是：自動(dòng)化
? 始終連接
? 數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)
? 能源共享

也就是說，恩智浦致力于提供可持續(xù)、自動(dòng)化、可靠的能源解決方案。在恩智浦的電動(dòng)汽車充電樁、儲(chǔ)能、光伏能源轉(zhuǎn)換、斷路器等典型應(yīng)用解決方案中，都會(huì)對(duì)這三大理念有具體體現(xiàn)。

電動(dòng)汽車充電樁（EVSE）解決方案

在“光儲(chǔ)充”體系下，目前電動(dòng)汽車充電樁（EVSE）就是“充”的代表。在中國市場，根據(jù)國家能源局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至今年6月底，全國充電樁總量達(dá)到1024.4萬臺(tái)，同比增長54%；其中公共樁312.2萬臺(tái)，私人樁712.2萬臺(tái)，公共樁額定總功率超過1.1億千瓦，保障了2400萬輛新能源汽車的充電需求。

孫航指出，EVSE市場正在從起步階段進(jìn)入迅速發(fā)展階段，解決方案必須非常靈活且可擴(kuò)展，同時(shí)還要提高可靠性、效率、彈性、信息安全、功能安全以及準(zhǔn)確的電量測量。未來，雙向充電成為趨勢，但系統(tǒng)復(fù)雜，存在互操作性和可靠性的問題，產(chǎn)品開發(fā)挑戰(zhàn)在成倍增加。

為了幫助工程師應(yīng)對(duì)EVSE發(fā)展新階段的挑戰(zhàn)，恩智浦提供一系列系統(tǒng)解決方案，包括EasyEVSE參考設(shè)計(jì)與開發(fā)平臺(tái)。如下圖所示，這是基于跨界處理器構(gòu)建的EVSE云連接。使用云連接的EasyEVSE電動(dòng)汽車充電樁開發(fā)平臺(tái)提供硬件配置說明和示例軟件，可在模擬電動(dòng)汽車電源設(shè)備（EVSE）和基于云的應(yīng)用之間快速建立安全連接。以模塊化、可擴(kuò)展的平臺(tái)為基礎(chǔ)，開始構(gòu)建差異化的EVSE系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與云端的雙向通信，提供準(zhǔn)確的能源計(jì)費(fèi)，并保證一鍵NFC認(rèn)證的便捷性。

基于跨界處理器構(gòu)建的EVSE云連接

另外，孫航還介紹了恩智浦于今年6月19日發(fā)布的，支持Linux OS、Wi-Fi 6的全新的EasyEVSE參考設(shè)計(jì)與開發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)遵從ISO15118-2（以及即將發(fā)布的新版本ISO15118-20雙向）標(biāo)準(zhǔn)，支持電動(dòng)汽車與EVSE之間的充電通信；通過以太網(wǎng)將EVSE連接到云端，或使用搭載了恩智浦IW612 Wi-Fi 6+低功耗藍(lán)牙SoC的Murata模塊通過Wi-Fi連接。

光儲(chǔ)和斷路器解決方案

在儲(chǔ)能方面，孫航主要介紹了滿足功能安全的電池管理系統(tǒng)（BMS），可提供高效安全的儲(chǔ)能、精確的電池監(jiān)測、可編程自動(dòng)電芯均衡等功能。如下圖所示，恩智浦為電池管理提供完整的系統(tǒng)解決方案，產(chǎn)品類型包括處理器、模擬器件和連接類產(chǎn)品，其領(lǐng)先技術(shù)用于信息安全、功能安全、熱失控檢測、電池監(jiān)控、無線和有線連接以及各種性能和功能集的微控制器。同時(shí)，工程師可以借助恩智浦提供的免MCU和免軟件存儲(chǔ)模塊，通過SPI、CAN FD或UART進(jìn)行通信，也可以通過Wi-Fi或UWB等構(gòu)建無線BMS應(yīng)用。

滿足功能安全的電池管理系統(tǒng)（BMS）

在光伏領(lǐng)域，孫航主要介紹了能源轉(zhuǎn)換參考設(shè)計(jì)。如下圖所示，這款方案在PFC模式下，效率為97%，PF大于0.99，THDi 小于5%；在逆變模式下，效率為95.5%，輸出電壓RMS調(diào)節(jié)小于1%，線性負(fù)載下THDu小于1%，非線性負(fù)載下小于3%，額定負(fù)載響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間小于1個(gè)交流周期。

恩智浦能源轉(zhuǎn)換參考設(shè)計(jì)

另外，孫航還介紹了一款斷路器方案。他表示，拉弧檢測功能已經(jīng)逐漸成為光儲(chǔ)系統(tǒng)的必要功能，尤其是在南美和北美市場，因此是光儲(chǔ)方案出海必然要考慮到的功能。恩智浦針對(duì)電弧檢測的應(yīng)用推出了自己的斷路器方案，主要包含三部分：基于MCX的硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)，以及EIQ工具鏈。

在下圖所示的方案里，恩智浦MCX A工業(yè)MCU具有浮點(diǎn)運(yùn)算單元FPU，幫助提升系統(tǒng)運(yùn)算的效率和精度，提供兩個(gè)12位ADC（4Msps）、比較器、DAC等豐富的外設(shè)，幫助實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的差異化創(chuàng)新?？蛇x的MCX W71無線MCU，集成閃存、軟件可升級(jí)射頻器件和靈活的接口，并兼容未來的無線標(biāo)準(zhǔn)。

恩智浦?jǐn)嗦菲鹘鉀Q方案

結(jié)語

從芯片供應(yīng)商，到系統(tǒng)級(jí)解決方案提供商，恩智浦的身份在轉(zhuǎn)變，這在能源領(lǐng)域充分體現(xiàn)。在恩智浦技術(shù)日巡回研討會(huì)工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)專場，恩智浦帶來了面向光儲(chǔ)充領(lǐng)域的解決方案，這些方案不僅有出色的性能，且順應(yīng)了能源領(lǐng)域未來發(fā)展的大趨勢，如無線BMS、EVSE云連接等。