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五大挑战！电动汽车设计的旅途仍在路上
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对可持续交通的需求正在急剧增加，有专家预测，到 2025 年，电动汽车的销量将超过 1000 万辆。近年来，由于电池价格下降和消费者对更可持续交通的需求，可以看到电动汽车的选择有所增加。
随着混合动力汽车和电动汽车变得越来越流行，更广泛的行业和设计师必须克服以下五个挑战：
充电基础设施：虽然充电基础设施有所增加，例如商业停车场、公司大楼外和车库的日常充电站，但消费者面临的最大问题是长途旅行充电站的可用性。对于那些前往比工作地点更远的目的地的人来说，没有足够的充电站会引起里程焦虑。为了跟上混合动力和电动汽车的快速增长，需要大量投资来扩大充电基础设施。
电池效率较低且行驶里程受限：用于车辆电气化的锂离子电池目前可为驾驶员提供 400 至 500 公里的续航里程。电池设计受到与电池组质量和尺寸相关的功率密度的限制。增加质量会对车辆的制动、操纵和加速产生负面影响，并且需要更多的能量。此外，设计人员必须确保电池不会随着时间的推移而退化太多，这样司机就不需要在汽车的使用寿命内多次更换汽车电池。
EV 可靠性：电机、电池和电力电子设备等功率元件容易受到环境压力的影响，包括机械冲击和温度变化，这使得动力总成的可靠性成为设计人员面临的关键挑战。一个组件的性能如何影响另一个组件需要多方考虑。
另一个障碍是微控制器优化电动汽车不同组件的功率效率的能力，因为长期设计灵活性取决于高端到低端设计。由于严格的温度规范，片上存储器解决方案必须符合 AEC-Q100 标准。此外，除了现有的系统缺陷之外，使用 7nm 和 10nm 部件的设计人员还面临着尚未调试的集成挑战。
功率半导体：电动汽车依赖于功率转换系统。使用基于硅的功率半导体开关的功率转换系统可提高效率并最大限度地减少能量损失。然而，像 MOSFET 这样的硅功率半导体具有有限的电压。绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 是一种功率半导体，可以在 400V 到 1600V 之间工作，但不能用于高频工作。为了克服这些障碍，可以使用宽禁带器件，例如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)，因为它们体积小，可以在高压和高频模式下工作，并且能够在高热条件下工作导电性和较小的通态电阻。然而，它们价格昂贵，很少有制造商生产它们。
波动的汽车供应链：与汽油动力汽车相比，电动传动系统的零件数量减少了约 3,800 个。这样做的好处包括更低的成本、更少的维护和总体拥有成本的降低。然而，由于供应商非常依赖 OEM 和他们使用的仿真工具，因此集成比以往任何时候都更加重要。OEM 和供应商如果要跟上基于全球激励措施和未来限制的未来大规模 EV 采用，就必须主动更新其供应链。例如，中国在 2019 年开始要求 10% 的新车销量为纯电动或混合动力汽车，而欧洲的目标是到 2040 年禁止使用化石燃料驱动的汽车。
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