電気自動車 (EV) の設計と導入に関して、航続距離の不安はもはや電力関連の唯一の懸念事項ではありません。自動運転であろうとなかろうと、車はますますスマートになっています。他のコンピューターと同様に、充電技術がより高速、よりスマート、より普及するように進化しても、現代のEVは全体的な電力消費を念頭に置いています。
EVの平均的なドライバーは、都市部内でも、田舎道や高速道路での都市間の長距離旅行でも、充電なしでより遠くまで移動できることを期待しています。充電はもっと簡単かつ迅速である必要があります。充電ステーションを見つけることは、ガソリンスタンドを見つけて、目的地まで行くのに十分な電力を車両に素早く補給するのと何ら変わりありません。一方、EVは、高度な運転支援システム機能やインフォテインメント機能が追加され、よりスマートになっていますが、これらはすべて電力を消費します。
今日のEVには、よりスマートな車載充電機能、簡単にアクセスできる充電インフラストラクチャ、そして車が走行している間は電力消費が少なく持続する信頼性の高い電子機器を備えた設計が最終的に必要になります。
ドライバーによって充電インフラに対する要求は異なる
急速充電EVインフラストラクチャ、オンボード充電、およびすべての車両のスマート化をサポートするデータ用の低電力メモリとストレージ デバイスはすべて、今日のEVの採用と設計に影響を与える大きな課題です。
車両の種類も利用可能な充電インフラに影響を与えます。個人用車両と公共車両に対する需要は異なります。たとえば、バスなどの公共交通機関は、個人の自動車に比べて1日あたりの走行距離が長くなります。また、小型バスでは大型バスよりも充電時間が短くなります。車両に搭載されているものも充電に影響します。重い車両が貨物を運ぶために多くの燃料を消費するのと同様に、重い商品を輸送する大型車両は動き続けるためにより多くのエネルギーを必要とし、小型の個人用車両とは異なる充電要件があります。いずれにせよ、あらゆる種類の車両に対する課金は普遍的なものでなければなりません。
急速充電インフラは、主要高速道路の脇など、都市部と人口の少ない地域の両方のグリーンフィールドに構築する必要があり、同時にさまざまな利害関係者の要件も満たす必要があります。どこに行っても同じ充電体験を期待するドライバーの懸念に対処することに加えて、独自のEV車両群を構築しようとしている企業があり、一方、マンションタワーやショッピングモールなどの商業施設は、居住者や消費者に充電機能を提供したいと考えているかもしれません。一方、自治体は、数十年前の設備と新しいシステムが混在することが多い電力網に充電インフラが及ぼす影響を考慮する必要がある。同時に、何世紀もの歴史を持つ地域に、サービスステーションと同じように充電器をきれいに統合する方法も考えなければならない。
あらゆる充電インフラストラクチャは、スマート充電や、充電レートなどの追加機能の設定による効率向上、車両とグリッド間の双方向の電気エネルギーの流れを可能にする、Vehicle-to-Grid (V2G) など、複数の異なるモードに対応できる必要があります。一方、車両から家庭への電力供給（V2H）や車両から建物への電力供給（V2B）モードは、自治体や公益事業会社などの関係者のエネルギーバランスの確保に役立ちます。
よりスマートな充電により柔軟性と将来性を実現
充電インフラに時間と費用の面でどれだけの投資が必要になるかを考えると、将来の要件と顧客体験の期待も予測する必要があります。あらゆる車両に接続でき、世界中のどんなに暑くても寒くても、埃っぽくても、濡れていても、どんな気象条件にも耐えられるほど、頑丈で、コンパクトで、接続性が高く、柔軟性がなければなりません。
シリコンカーバイド (SiC) MOSFET やダイオードなどのテクノロジーは、SiCベースのソリューションが軽量かつコンパクトで、高速、持続可能、かつ耐久性に優れているため、設計者、ドライバー、企業、自治体のあらゆる要件を満たす上で重要な役割を果たします。これにより、部品数が少なく、より小型で高速な充電ステーションの実現が可能になり、自治体や公益事業会社の懸念を和らげる優れたエネルギー効率が実現し、さまざまな環境に統合できるようになります。最も重要なのは、ドライバーが30分以内の充電時間を期待できることです。これにより、EVはガソリン車と同等の充電時間となり、安心して市内を移動したり、ドライブに出かけたりできるようになります。また、将来を見据えた設計で、小売業者向けの電子商取引機能を充電ステーションに統合できるほか、スマートグリッド アプリケーションを可能にする双方向性もサポートしています。
EVの充電機能は、電力網との相互作用を向上させるために進化する中で、重要な役割を果たすことになります。すでに、走行距離を伸ばすために軽量で高出力密度のバッテリーや、必要に応じて電力網を補充し、都市全体の電気インフラの負荷分散に役立つ双方向オンボード充電器が搭載されるケースが増えています。同時に、これにより車両のバッテリーを循環させることが可能になり、常にフル電力で稼働させておくと、常に充電段階にあるコンポーネントが急速に消耗します。
双方向オンボード充電器は、損失を最小限に抑えながら効率的に電力をやり取りします。急速充電インフラストラクチャと同様に、オンボード充電器は高密度と高効率のバランスを取り、充電モードと放電モードの両方で広い出力電圧範囲を提供できるため、SiC MOSFETテクノロジのメリットも得られます。SiC MOSFETは、急速充電インフラストラクチャやオンボード充電器のいずれの場合でも、熱管理の観点からも有益です。
EVに供給される電力は、車を目的地まで往復させるのに十分な時間バッテリーを充電しておくために必要なだけではありません。バッテリーは、自動運転かどうかに関わらず、車両内の多くの電子機器にも電力を供給します。
車内のコンピューティングはエネルギー効率が高くなければならない
車両は電動化が進み環境に優しくなると同時に、よりスマートになり続けています。車にインテリジェンスを追加すると、充電ステーションとの連携が改善されますが、自律性をサポートする追加のインフォテインメント機能やセンサーも電力を消費します。
コンピューティング データ センターのサーバーが電力消費を考慮して構築されているのと同様に、EVも電力消費を考慮して構築される必要があります。エネルギー効率と走行距離は、車両に搭載されたさまざまな電子機器によって影響を受けるからです。これには、5Gネットワーク機能が含まれます。これは、本質的に低遅延でセキュリティが高いため、信頼性が高く応答性の高い自動運転車を実現するために不可欠です。AI推論やその他のコンピューター ビジョン タスクを実行するにはデータの移動が必要であり、データの移動にはエネルギーが消費されます。
充電がより効率的になっても、5Gでの通信や迅速な推論に必要な応答性をサポートするために、車に搭載されるストレージやメモリがますます増えるため、電力を消費する車内のすべてのエンドポイントを考慮する必要があります。NORフラッシュ などの自動車用メモリは、多くの車両システムに対してエネルギー効率に優れ、フットプリントの小さいオプションを提供し続けます。一方、最も厳しい自動車要件を満たすようにハードウェア評価された 低電力DRAM により、自動車のバッテリーに過度の負担をかけずに、より多くのインテリジェンスを車両に搭載できるようになります。
EVが自律性やその他のインフォテインメント機能をサポートするためにワイヤレス ネットワークをさらに採用するようになるにつれて、充電シナリオはより多様化、スマート化しています。また、エコシステム内のすべての利害関係者の懸念のバランスを取りながら、今日だけでなく明日の車両についても考える必要があります。個人またはビジネス用途でEVを導入したい人々の懸念に応えるために、標準と規制の枠組みは進化し続ける必要があり、実証済みの信頼性と効率性を備えたよりスマートな充電技術が勝利するでしょう。
