成本：將效率轉化為節(jié)約

電池技術仍然非常昂貴，汽車制造商在選擇這些技術時，必須不斷地在范圍、重量和價格之間保持平衡。

電池效率對成本有直接的影響，因為如果你能更有效地使用現(xiàn)有的電池，你就可以增加電池的使用范圍，而不需要購買更多的電池功率。高壓電池所需的電纜尺寸的減少也可以降低成本。

以電動汽車動力系統(tǒng)為例——為電機提供動力的主要子系統(tǒng)。將動力系統(tǒng)的效率提高0.1%，可以節(jié)省高達500美元的電池成本。新的發(fā)動機設計和高效的動力系統(tǒng)解決方案可以對消費者的汽車的總體成本產生巨大的影響。

汽車對電網(V2G)是另一項允許在家庭中充電的電動汽車回饋電網的技術。V2G架構并不將800-/900-V電池作為電網的備用存儲電池，并允許電動汽車車主在將汽車電池轉換為電網陣列時節(jié)省資金?？纯措妱悠噭恿D換系統(tǒng)的內部情況

顯著提高電力設備的范圍、性能和成本基本上可以歸結于電力設備的限制。展示了電動汽車和主功率轉換系統(tǒng)組件的基本操作的方框圖。

車載充電器，可連接到外部交流/直流充電站

直流/直流轉換器，它將高壓電池直流轉換為低壓直流，用于內部電子設備

主逆變器，將高壓電池直流電轉換為三相交流電，為電機供電

讓我們仔細看看這些組件。

主逆變器是電動汽車電力電子系統(tǒng)的核心。事實上，牽引逆變器動力系統(tǒng)對電動汽車的續(xù)航里程、性能和成本的影響最大：動力系統(tǒng)的效率越高，續(xù)航里程、性能和成本就越好。動力傳動系效率是逆變器和電機效率的結合。提高逆變器和電機效率可以顯著降低電機損耗。電機能量損失的最大原因是渦流，或由不斷變化的磁場在導體中形成的電流回路，以及不完美的正弦波交流輸入。更高的開關頻率可以通過減少高次諧波引起的渦流損耗和提高正弦波輸入的質量來進一步降低損耗來解決這兩個問題。

不斷發(fā)展的應用程序需要新的解決方案

要真正改善電動汽車的續(xù)航里程、性能和成本，需要采用新型電源轉換系統(tǒng)。為了滿足不斷增長的市場需求，電動汽車制造商正在尋求利用最新的技術創(chuàng)新來推動車輛設計。其中包括更高電壓的 800-/900-V 電池、提高車輛穩(wěn)健性的新要求(例如短路保護)以及充分利用車輛電池的新電機設計。過去幾十年推動消費電子和工業(yè)電子產品爆炸式增長的硅基電源技術已不足以滿足當今的高級需求?，F(xiàn)代電動汽車需要更先進的功率半導體技術。

NexGen Power Systems：重塑電力電子

NexGen 是一家垂直整合的電力電子公司，基于垂直 GaN 技術在功率半導體領域取得了根本性突破，這使該公司能夠基于其可擴展、軟件可配置的電源平臺構建下一代電源系統(tǒng)。

這一切都始于氮化鎵，在制造半導體方面，氮化鎵在本質上優(yōu)于硅和碳化硅。NexGen 的垂直 GaN 半導體是世界上第一個 GaN-on-GaN 解決方案。它們比基于硅的系統(tǒng)小 95%，并提供：

· 低開關損耗

· 高開關頻率

· 高能量密度

NexGen Vertical GaN 器件已證明自己是電動汽車和其他應用的選擇，具有多項優(yōu)勢，例如：

· 對于給定的芯片面積，優(yōu)于任何其他 GaN 器件的擊穿電壓和電流能力

· 唯一可以提供 1.2 kV 及以上擊穿電壓的 GaN 技術

· 由于 NexGen eMode 器件技術的控制原理，沒有動態(tài)導通電阻

· 降低 GaN-on-GaN 同質外延層中的缺陷密度

· 顯著降低輸出電容，從而顯著降低開關損耗并實現(xiàn)高開關頻率

支持垂直 GaN 的電源非常適合電動汽車中的高壓電力電子設備，可以通過減少電感器和電容器等無源元件來降低成本。由此產生的電源系統(tǒng)不僅更輕更小，而且更堅固高效，非常適合具有尺寸和空間限制以及尖端效率和穩(wěn)健性要求的應用。

NexGen 工程師正在與汽車制造商合作，開發(fā)符合其獨特規(guī)格的 EV 電源轉換系統(tǒng)。這些系統(tǒng)具有可擴展性和軟件可配置性，因此可以通過使用相同的核心架構對其進行調整，以應對汽車中的各種功率水平。該公司還為電動汽車制造商提供垂直 GaN 晶體管，他們可以將這些晶體管放入他們專有的逆變器中。

在您的 EV 電源轉換系統(tǒng)和逆變器中使用基于創(chuàng)新垂直 GaN 器件的最先進電源系統(tǒng)，您可以在所有三個主要領域實現(xiàn)改進：續(xù)航里程、性能和成本。EV 中的電力電子設備將顯著提高效率，并為消費者提供他們想要的駕駛體驗。

產生全球影響

整體效率的提高也為產生更大的全球影響提供了重要機會。

一輛電動汽車平均需要 30 千瓦時才能行駛 100英里。假設一輛典型的汽車每年平均行駛 13,500 英里，這相當于一年的能源消耗量為 4,050 千瓦時。預計從 2025 年到 2030 年將售出 1.5 億輛電動汽車。假設一輛汽車的典型保有期為 11 年，這些新車的耗電量估計約為 6.6 萬億千瓦時。這些汽車的整體 EV 電力電子設備的效率提高 1% 相當于節(jié)能 660 億千瓦時。這相當于美國三分之一的國家森林固存的碳——或超過紐約市每年的能源消耗量。