德州仪器入局新能源充电桩，积极探索V2G模式

“中国充电联盟”近期披露了2022年10月全国电动汽车充换电基础设施运行情况。10月公共充电桩同比增长58.1%，环比增加4.4万台。广东、江苏、上海、浙江、北京位列前五。

在11月13日召开的2022德州仪器（TI）绿色能源半导体技术创新峰会上，半导体设计与制造企业德州仪器中国区技术支持总监师英告诉记者，他们正围绕“光、储、充、放、检”五个维度布局新能源充电桩技术和相关产品。

▲德州仪器（TI）中国区技术支持总监师英

智能汽车带火充电桩

伴随着新能源汽车渗透率的提升和一系列“新基建”、“稳增长”政策的出台，充电桩产业进入快速发展期并喊出了万亿市场规模的预期。2017年至2022年5月，中国汽车智能充电领域共披露25起投融资事件，金额达18.1亿元。截至今年10月，“中国充电联盟”内成员单位总计上报公共充电桩168.0万座，从2021年11月到2022年10月，月均新增公共充电桩约5.1万座。

目前，产业链上游组成部件中以充电模块和锂离子电池为核心。产业链中游的运营商竞争者众多，行业竞争日益激烈，而下游方面随着新能源汽车销量逐年上升，市场需求旺盛。

师英告诉记者，目前国内新能源车和充电桩的比例约为2:1，充电桩的建设滞后于新能源汽车的发展，对于新能源车的长途出行，用户还存在普遍的“里程焦虑”。

▲德州仪器（TI）中国北区技术经理付杨

德州仪器（TI）中国北区技术经理付杨认为，目前电动汽车充电桩的建设存在三大挑战。第一个挑战是，电动汽车充电的功率大，会对电网运行带来负担。第二个挑战是，充电站的建设受电网现有网络架构或铺设条件的制约。第三个挑战是，电网主要的能源来自化石燃料，会增加环境污染和碳排放。针对上述挑战，行业目前正在积极探索光储充一体化的充电桩模式。

“以上三个挑战目前都可以通过光储能充电桩得到较好的解决。首先，采用太阳能的光储能充电桩可以减少对化石燃料的消耗，降低排放，促进可持续发展。此外，通过光伏补电的光储能充电桩，还可以减少电网建设的限制条件，然后通过储能设施发挥削峰填谷的作用，平滑电网负载，缓解用电高峰对电网的冲击。” 付杨表示。

新技术助推降本增效

师英表示，未来充电桩的运营方向必定朝着成本降低、效率提升的方向前进，而在这个过程中，人工智能、边缘计算、5G等新技术可以有所助力，帮助充电桩进行自动化维护。

“我们可以利用边缘计算和人工智能技术，让充电桩接入到泛在的物联网中和电网融合为一体。在这样的情况下，在新能源汽车充电时，充电桩可以利用大数据和人工智能分析它对于电网负荷的影响，智能调控。同时它可以本身完成自动化的维护，降低成本。” 他说。

而另一方面，德州仪器正在积极探索V2G（车辆到电网）模式。V2G是新能源汽车用户可以获利的另一种商业模式，即新能源汽车参与电网实时调控与调峰辅助服务，通过向电网售电的方式获得额外收益。换句话说，新能源汽车不再单向接受电网的电能输送，而是作为“移动充电宝”使用，在低电价时给车辆充电，在高电价时将新能源汽车的电量出售给电网。

“在未来V2G发展到一定的程度之后，新能源汽车本身就是一个体量庞大的储能载体，当5G和物联网发展到一定程度的时候，充电桩本身就可以接入网络，实现充放电的一体化。”在师英看来，5G和物联网，这些是实现V2G的一个必要的途径。

“对于下一代充电桩来说，我想基本的技术要素都是成熟的，只是说怎样把它作为完整的系统接入到新能源再生能源网络里，这可能需要上下游的合作伙伴一起去不断探索。”师英说。

车芯公司的新生意

近年来，头部汽车半导体厂商开始进军智能充电桩上游市场并提供整体解决方案。目前德州仪器、意法半导体、英飞凌等企业都已纷纷推出各自的直流充电站解决方案并积极布局。不过从产品角度来看，各家厂商更多是推出智能充电桩的模块器件。

据了解，在智能充电桩领域，德州仪器提供包括从核心的数字控制器到周边模拟的驱动以及模拟采样的解决方案。在直流充电桩的主控部分，德州仪器C2000^TM微控制器在市面上应用较为广泛。

分析人士告诉记者，汽车半导体厂商积极布局新能源汽车充电桩存在着多方面的考量。一方面是看重利润，而另一方面，车芯厂家可以通过布局充电桩及时把握市场痛点，直接在车芯设计时做出调整。德州仪器（TI）中国深圳区销售经理郑越表示，从大环境来看，一方面国家正在智能充电桩等新基建领域加大投入力度，而另一方面，智能充电桩企业也正积极研发，推动市场布局百舸争流。

据了解，充电桩组成部件包括充电模块、有源滤波设备、监控计费设备、电池维护设备等，其中最核心的是充电模块，成本占比达到50%。而真正影响充电模块性能的核心电子元器件是IGBT，该器件在在充电模块中的成本占比达到20%以上。一般一台交流充电桩平均成本5,000元，直流充电桩的成本平均8万元。

根据中商产业研究院公布的数据，在充电桩的电源管理芯片市场领域，市场参与者主要包含德州仪器、亚德诺、英飞凌、罗姆、微芯、日立等，市场份额占比分别为17%、12%、10%、8%、7%、7%。

据师英介绍，德州仪器正在积极推进12英寸晶圆厂的投资。