去年，一項探討已久的議題在上海付諸實踐：電動汽車 (EV) 是否可以成為城市電網(wǎng)的一種靈活能源,？

電動汽車駕駛員從公用事業(yè)公司獲得充電時間信號,，從而在可再生能源最充足時加以利用，并充分利用資源,，避免浪費,。1 EV 電池成為車輪上的能源存儲容器，能夠在能源需求超出供給時,，將多余的電量釋放到主電網(wǎng)中,。

這一創(chuàng)新的試點項目顯示，日常生活中使用的家用充電器,、公共充電器和電池交換站等不同類型的充電器,，均可在支持城市電網(wǎng)的過程中發(fā)揮不同作用。作為中國新基建計劃的一部分,，新能源車輛充電站的擴(kuò)張現(xiàn)已成為實現(xiàn)現(xiàn)代化和環(huán)境保護(hù)長遠(yuǎn)目標(biāo)的關(guān)鍵部分。

全球范圍內(nèi)的其他城市也在節(jié)能減排上迅速展開行動,。技術(shù)是幫助他們履行節(jié)能減排承諾的關(guān)鍵所在,，因為技術(shù)能夠在解決能源效率的相關(guān)挑戰(zhàn)時提供更出色的功率密度。

可通過更加高效,、功能更強(qiáng)大的系統(tǒng),，重點增強(qiáng)系統(tǒng)的實時控制能力（即時處理可在萬億分之一秒內(nèi)收集數(shù)據(jù)并更新閉環(huán)系統(tǒng)），從而顯著降低排放,。實時控制是在能源管理領(lǐng)域開啟下一波創(chuàng)新浪潮的關(guān)鍵因素,。

Matt Watson，C2000? 微控制器經(jīng)理

作為 TI C2000? 微控制器 (MCUs) 的經(jīng)理,，我發(fā)現(xiàn)隨著人們想用更少的能源實現(xiàn)更多功能,，同時他們對實時控制的需求在不斷增長。展望未來,，我認(rèn)為實時控制會在以下方面對交通和能源使用造成顯著影響：

（1）提高 EV 的里程和性能,。

（2）升級和增強(qiáng) EV 充電基礎(chǔ)設(shè)施。

（3）通過太陽能解決方案對能源存儲方式進(jìn)行革新,。

實時控制為什么重要

盡管實時控制并不是一項新技術(shù) –  TI 在大約二十年前就推出了專用控制器,，推動了數(shù)字信號處理領(lǐng)域的創(chuàng)新 – 近年來，由于這些元件在智能自動化系統(tǒng)中的廣泛使用,，全球 MCU 市場出現(xiàn)了顯著增長,。2 實時控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，收集數(shù)據(jù),、處理數(shù)據(jù)和更新系統(tǒng)的時間窗口極短,。這種控制對于電源轉(zhuǎn)換和高級電機(jī)控制應(yīng)用非常重要,，例如工廠中機(jī)器人的移動。

對于能夠轉(zhuǎn)動電機(jī)和轉(zhuǎn)換電源的產(chǎn)品,，設(shè)計工程師們面臨著越來越多提高效率,、精度和產(chǎn)品尺寸的要求。實現(xiàn)實時控制最大化和最優(yōu)化,，需要在系統(tǒng)中使用特別的嵌入式器件,，這種器件可以顯著縮短延遲、實現(xiàn)低功耗和成本效益,。如果工程師嘗試使用非實時控制器件而非針對控制應(yīng)用專門設(shè)計的單一微控制器,，就可能會在無意間延長設(shè)計時間。

如果我們對城市中的某些能源敏感領(lǐng)域應(yīng)用實時控制技術(shù)（例如增加 EV 和利用太陽能）,，就可以看到它們對能源存儲和管理的產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的潛力,。  

擴(kuò)展 EV 的里程和性能

EV 中幾乎每個子系統(tǒng)都依賴于某種形式的實時控制。大量激動人心的創(chuàng)新使得汽車變得更加高效,，并提升了駕駛樂趣,，同時還可應(yīng)對里程焦慮、充電時間和阻礙 EV 普及的其他障礙,。

全新的電源技術(shù)（例如氮化鎵 (GaN)）有可通過提高功率密度和效率,、增加行駛里程并改善可靠性來應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的潛力。但要釋放 GaN 的潛力,，就需要使用實時控制器,，它能夠?qū)⒏唛_關(guān)頻率與可配置控制相結(jié)合，從而更大程度減少功率損耗和噪聲,。微控制器可幫助 GaN 實現(xiàn)超高的功效和功率密度,。

實時控制的進(jìn)一步發(fā)展可提升處理能力并增強(qiáng)感應(yīng)和驅(qū)動性能，這樣可實現(xiàn)更高的精度和效率,，并通過提高系統(tǒng)集成度使汽車更加經(jīng)濟(jì)實惠,。

升級和增強(qiáng) EV 充電基礎(chǔ)設(shè)施

EV 的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁 – 汽車制造商們投資并大規(guī)模生產(chǎn)使用更清潔的能源的汽車 –   城市可能需要加大投資高性能充電基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足更多電動汽車的充電需求,。

這些充電站所用的技術(shù)必須具有成本效益,，還必須縮短充電時間。要提供快速充電體驗并盡量減少功率損耗,，實時控制至關(guān)重要,，它同時還能減少對電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的限制，因為 EV 充電系統(tǒng)可將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?EV 電池充電所用的直流電,。高充電效率還有助于駕駛員快速為電池充電,，并更快地上路行駛。

通過太陽能解決方案

對能源存儲方式進(jìn)行革新

上海進(jìn)行的實驗只是城市將可再生能源轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的電源資源的一種嘗試,。

光伏逆變器系統(tǒng)領(lǐng)域正在進(jìn)行一場革命,，利用電池的存儲容量,，使得在沒有陽光的情況下也能提供能源。這些系統(tǒng)結(jié)合了實時控制的幾個關(guān)鍵支柱：從太陽能板向電網(wǎng)傳輸,，從電網(wǎng)向儲能電池傳輸,，以及從電池回傳到電網(wǎng)。這里有三個節(jié)點需要進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換,，其中可能會產(chǎn)生電源損耗,，因此在設(shè)計時需仔細(xì)斟酌。  實時控制可提供最大化輸出所需的精度,，同時更大程度減少雙向電源轉(zhuǎn)換的功率損耗,，從而實現(xiàn)系統(tǒng)中直流電和交流電的雙向高效流動。

可再生能源需要受到實時控制?，F(xiàn)在,，減少碳排放的要求在全球范圍內(nèi)日益緊迫，而實時控制是使系統(tǒng)能效更高,、讓環(huán)境更加美好的核心關(guān)鍵,。