Thúc đẩy cuộc cách mạng e-mobility với công nghệ đo kiểm và thiết kế điện tử

Người tiêu dùng đang được khuyến khích sử dụng xe ô tô điện hybrid (HEV) và xe ô tô điện (EV) với mục tiêu tạo hướng tới một tương lai sạch hơn.  Mục tiêu này cùng các sáng kiến ở cấp cao khác trong ngành sản xuất ô tô và đảm bảo môi trường bền vững được kỳ vọng sẽ thúc đẩy cuộc cách mạng e-mobility (phương tiện chạy điện) trong hai thập kỷ tới ở các nước trên thế giới, với hy vọng sớm tạo ra được các tác động môi trường tích cực.

Đưa một chiếc xe EV hoặc HEV mới ra thị trường là một nhiệm vụ rất khó khăn, đòi hỏi phải thay đổi tư duy kỹ thuật theo hướng hệ sinh thái e-mobility. Các giải pháp đo kiểm và thiết kế điện tử sáng tạo chính là chìa khóa cho sự chuyển đổi này; đồng thời giúp tăng tốc quá trình chuyển đổi một cách an toàn với các kết quả có lợi cho môi trường.

Gooi Soon-Chai, Chủ tịch chuyên trách Nhóm Các giải pháp Công nghiệp Điện tử của Keysight Technologies, tác giả bài viết

Những thách thức trong việc điện khí hóa các phương tiện hiện đại

Việc điện khí hóa phương tiện hiện đại được toàn bộ hệ sinh thái năng lượng hỗ trợ; bao gồm các bộ biến tần quang điện (PV) để khai thác và biến đổi năng lượng mặt trời, giải pháp lưu trữ và phân phối điện năng - trong các lưới điện siêu nhỏ hay lưới điện thông minh với các thiết bị sạc - và những đổi mới sáng tạo trong công nghệ tế bào, pin và nguồn điện. Hệ sinh thái này, cùng với các tiêu chí mới được dùng để quản lý ngành công nghiệp này, tạo ra những thách thức đối với các kỹ sư trong việc xác minh và kiểm thử từng thiết kế từ khi phát triển đến giai đoạn sản xuất đại trà.

Ví dụ, nhiều thiết bị điện tử và hệ thống phụ trong các phương tiện bằng điện có những thách thức đòi hỏi các giải pháp sáng tạo để giải quyết:

• Thiết bị bán dẫn công suất - Cần có phương pháp đo kiểm mới để thực hiện các phép đo đáng tin cậy, có thể lặp lại cho các sản phẩm bán dẫn mới có bandgap (vùng cấm) rộng mới thường được sử dụng trong xe EV và HEV. Bên cạnh việc đảm bảo an toàn cho các kỹ sư đo kiểm, cần tăng cường bảo vệ các thiết bị được thử nghiệm vì chúng hoạt động trong môi trường điện áp và nhiệt độ cao.

• Biến đổi công suất - Một trong những thay đổi đáng chú ý nhất trong điện khí hóa phương tiện vận chuyển là việc bổ sung pin điện áp cao, công suất cao vào nền tảng 12V truyền thống. Pin sử dụng cho xe HEV và EV có điện áp 300 volt và cao hơn, khiến chi phí đo kiểm cao hơn và phát sinh các rủi ro cần được giảm thiểu.

• Cell (tế bào) và pin - Mặc dù việc tăng khoảng cách di chuyển của HEV và EV từ khi các phương tiện này lần đầu tiên được đưa vào thị trường tiêu dùng đã có nhiều tiến bộ, nhưng việc áp dụng đại trà hệ sinh e-mobility sẽ đặt ra yêu cầu về các loại cell và pin cần đảm bảo khoảng cách di chuyển xa hơn trong khi vẫn thỏa mãn yêu cầu an toàn cao và duy trì mức giá phải chăng.

• Liên lạc từ phương tiện EV với lưới điện - Trạm sạc, hệ thống quản lý năng lượng gia đình, lưới điện vi mô và lưới điện thông minh đều đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái này, và đặt ra yêu cầu về các phương pháp mới hỗ trợ áp dụng đại trà cho e-mobility trong tương lai.

Thiết kế và đo kiểm điện tử là một nội dung rất quan trọng và thường xuyên trong vận hành hiệu quả hệ sinh thái e-mobility

Thị trường e-mobility đòi hỏi phải có các công cụ đo kiểm linh hoạt và mạnh mẽ để đẩy nhanh thiết kế và sản xuất các giải pháp sáng tạo trong thị trường này. Tuy nhiên, không một công nghệ thử nghiệm duy nhất nào có thể giải quyết hiệu quả các thách thức thiết kế và xác nhận mới phát sinh từ hàng loạt các ứng dụng, môi trường và yêu cầu khác nhau của hệ sinh thái này. Ngoài ra, nhu cầu sẽ tiếp tục thay đổi khi xuất hiện các tiêu chuẩn tuân thủ an toàn và hiệu năng mới.

Các hệ thống truyền động điện mới và tốt hơn sẽ được phát triển để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và thỏa mãn các tiêu chí được chính phủ khuyến khích, như tiết kiệm nhiên liệu và khoảng cách di chuyển xa hơn. Do đó, những năm tới đây sẽ chứng kiến những đổi mới sáng tạo đầy tiềm năng để làm cơ sở phát triển các thiết bị công suất, cell và pin tốt hơn cũng như cơ sở hạ tầng sạc lớn hơn - bao gồm các phương pháp khai thác tốt hơn các nguồn năng lượng tự nhiên, ví dụ như năng lượng mặt trời, để cung cấp cho toàn bộ hệ sinh thái năng lượng.

Tại Keysight, chúng tôi tự tin cung cấp toàn diện các giải pháp kiểm thử và đo lường để giải quyết các thách thức đặc biệt về thiết kế và thử nghiệm trong lĩnh vực này, đồng thời hướng tới hiện thực hóa tầm nhìn về một hệ sinh thái năng lượng bền vững hơn.

Nguồn: [Link nguồn]Nguồn: [Link nguồn]