Mr Green's Blog

欧盟的计算技术领域即将迎来一场由可持续性和效率原则引导的变革。作为这一演变的一部分，欧盟第617/2013号法规，该法规监督笔记本电脑、台式机和服务器的能源效率，正在进行全面审查，以更好地适应当今的技术需求和环境责任。

2016年，伦敦在肯辛顿和切尔西试点了一项将街灯转换为电动汽车充电站的项目。这包括升级保险丝，以在不干扰电网的情况下安全输电。转换过程快速，每盏街灯仅需1-2小时，涉及的基础设施变动最少，只留下一个隐蔽的充电插座和标志。

全球向电动车（EV）的转变正在加速，政府激励措施和对气候友好型替代品的需求铺平了道路。这一转变很大程度上取决于一个健全、易于获取的充电基础设施。让我们更仔细地看看美国和欧洲的电动车市场及充电基础设施是如何发展的。

随着效率标准的不断提高，对更好的电力转换技术的需求变得迫切。无刷直流电机（BLDC）越来越多地被用于各种家庭应用中。

一个多世纪以来，交流电(AC)一直在为我们家中的设备供电，最初是为了照明，后来又用于家用电器和电子产品。由于分配成本较低，交流电确立了自己作为电网电力的新标准。然而，随着生产电力的来源从煤炭、石油和天然气转向可再生能源，如风能和太阳能，直流电(DC)似乎正在卷土重来。

Allegiant体育场，即超级碗LVIII的主场，刚成为第一个完全由可再生能源供电的NFL体育场。世界各地的许多体育场馆都在努力减少能源消耗。本着Mr. Green的真正精神，我们通过观察这些巨型建筑如何变得更加环保来庆祝今年的超级碗。

太阳能汽车是电动汽车革命的领跑者。它们是未来电动汽车尖端技术的试验台。而开发太阳能汽车的聪明才俊，正是电动汽车革命及未来发展的新技术领导者。

如果尝试使用太阳能电池为量产电动汽车提供动力，会发生什么情况？这是否可能甚至可行？为电动汽车供电需要多大的阵列？

PowiGaN是Power Integrations内部开发的氮化镓(GaN)技术。PowiGaN技术不仅能显著提高太阳能车的效率，还能缩小尺寸、提高可靠性和耐用性，帮助αCentauri车队应对荒野的恶劣环境：

PowiGaN技术能为澳大利亚内陆地区的太阳能车带来效率优势，同样，它也能在我们地球的整体脱碳过程中发挥关键作用。

任何比赛都会将参赛者的表现推向极致。当赛事的目的是挑战公认的思维方式并尝试多种新技术时，失败的可能性就会非常高。如果再加上特别恶劣的条件比如极端高温（众所周知，这是影响很多系统的致命因素，尤其是电子设备系统），还能完成比赛，这就算得上一场胜利了。

普利司通世界太阳能车挑战赛(BWSC)是一项穿越澳大利亚内陆且赛程达3,000公里的比赛，旨在测试最高效太阳能车的极限。任何电动汽车的电气系统都很复杂，太阳能电动汽车更是如此。车内有两个主要系统，一个是驱动电机的高功率电路，另一个是驱动辅助系统的低功率电路。

10月21日星期六在达尔文隐谷赛道进行最后一轮动态验车，这是决定世界太阳能车挑战赛开赛杆位的最后一次测试。

如今，普利司通世界太阳能车挑战赛被誉为“世界上首屈一指的创新和工程挑战赛”，是太阳能收集、能源效率和存储、空气动力学、电池储能等领域创新的真正试验场。

Power Integrations 刚刚宣布赞助 αCentauri Solar Racing的太能赛车，助其参加 普利司通世界太阳能车挑战赛。PI对αCentauri车队的赞助是天合之作，此举基于三大原因：双方对能源效率的共同承诺，对创新和解决问题的强烈动力，以及对脱碳的热情。

风能是美国最主要的可再生能源，每年可抵消3.29亿公吨的二氧化碳排放。然而，其扩展面临地理限制和运输问题等挑战。将风能转化为氨可能解决这些问题，并提供额外的环境效益。

美国能源部（DOE）最近提出了针对外部电源供应器（EPSs）的新能源保护标准。这些提议的标准，被称为试验标准等级4（TSL4），旨在提高所有类型EPSs的能源效率要求。

万辆校车为美国约2500万学生提供服务，每年行驶约34亿英里（约55亿公里），减少了约1700万辆私家车的需求。目前只有1%的校车是电动的，这使得黄色巴士成为政府减少碳排放的明显目标。

除了2022年9月《测试程序最终规则》中规定的测试程序变更之外，美国能源部(DOE)还提议对电池充电器的节能标准进行修订。

为了鼓励采用变速压缩机等高效技术，美国能源部(DOE)提议修订家用冰箱和冰柜的节能标准。冰箱能效标准历来是DOE的成功典范，为消费者和环境都带来了好处。与1990年的冰箱相比，如今的冰箱能耗降低了44%，但储存容量却增加了15%，而零售价格却几乎只有1990年的一半。

电动汽车(EV)正变得越来越普遍，虽然仍有一些挑战需要克服（如扩大基础设施建设），但大部分技术障碍已经消除。本文将介绍美国电动汽车市场以及支撑电动汽车革命的四项技术。

在全球寻求遏制碳排放和促进可持续生活的过程中，热泵已成为传统家庭供暖方法的引人注目的替代方案。与燃烧化石燃料的传统系统不同，热泵利用来自环境的可再生能源进行供暖，如空气、地热或水。这种方法可在不同位置之间安全地传递热量，运行成本低，并可减少环境影响。

电动汽车(EV)是许多政府减少碳排放计划的关键部分。随着越来越多的电动汽车部署在更广泛的气候条件下，我们正在了解这些气候对电动汽车的影响。本文将探讨气候对电动汽车性能的影响、它可能产生的问题以及正在部署的一些解决方案。

作为世界上最大的能源消费国，中国既有责任也有动力成为全球能源效率的领导者。对于一个拥有14亿人口的国家来说，推广节能消费产品一直是中国节能减排工作的关键。与许多国家一样，中国政府采用健全的能效标识制度，帮助消费者在购买家电和其他电子设备时做出明智的选择。本文将回顾中国能效标识(CEL)的前20年，以及其他有助于塑造消费者行为和鼓励开发更多节能产品的国家计划。

英国政府最近推出了一项名为“帮助供暖”的计划，旨在大幅降低全英格兰约13万个低收入家庭的能源费用。该计划将得到社会住房脱碳基金(SHDF)和住房升级改造补助金高达15亿英镑的支持，允许公共住房提供者和市政当局申请资金，以升级低收入和公共住房区的13万套住房。合格的升级项目包括外墙和阁楼隔热材料、节能门窗、热泵以及太阳能电池板等能源发电系统。

充电时间问题仍然是需要克服的最大障碍。在这两种主要解决方案之间，电池更换与极速充电(XFC)并不是一个非此即彼的技术决策。这是一个“取决于使用情况”的经济决策。

美国能源部(DOE)召开公开会议，介绍其对微波炉节能标准的分析和建议。当前标准规定了微波炉在待机模式和关断模式下的用能要求，但并未规定带载模式下的用能标准。

锂离子电池技术的不断进步，让电动汽车的续航里程比以往任何时候都更长、加速更快、马力更大。然而，今天路上行驶的大多数电动汽车仍然配备12V铅酸电池作为待机电源。这究竟为何？

交通工具的电气化正在顺利进行，涵盖各种类型的交通工具，从陆地到水面，甚至是天空。那么，下一步是什么呢？如果您住在加利福尼亚州，那么实现万物电气化的下一步就是用电机替换额定功率为25马力(HP) (19kW)或更低的内燃机(ICE)。加利福尼亚州最近通过了一项新法律AB-1346，该法律要求在2024年1月1日之前禁止销售所有用于园艺维护的小型ICE和类似设备。

减少全球二氧化碳排放在很大程度上依赖于可再生能源发电。随着世界上除四个国家以外的所有国家都签署了《巴黎气候协定》，加快可再生能源部署的压力越来越大，而风电正处于主导地位。

相较于当今市面上的节能冰箱，老式冰箱非常耗电。只需做一个简单的计算，您就会发现，与其继续车库里那台极其耗能的老旧冰箱，还不如再买一台节能冰箱来存放啤酒。

通用串行总线(USB)最初只是一种将外围设备连接到PC的通信协议，现已发展成为消费电子产品和移动设备的主要功率传输标准。随着USB Type-C支持的输出功率范围的扩大，以及根据正在制定的能效法规的技术倾向性来看，这种主导地位将会持续数年。

800V电动汽车(EV)已经问世，而且会越来越多。800V系统始于保时捷Taycan和奥迪e-Tron GT等豪华电动汽车，后来成为现代Ioniq5和起亚EV6的主流车型。通用汽车和Rivian宣布未来的电动汽车将采用800V系统。 [1]预计其他车企也会跟进。 800V系统的使用意义重大，因为它是当今400V传动系统的两倍。两倍的电压可以将充电时间减半。现代Ioniq5和起亚EV6可以支持200kW的功率，并在18分钟内将电量从10%充电到80%。保时捷Taycan可以在22.5分钟内从5%充电到80%。在400V电压下能处理100kW的充电电缆和连接器在800V电压下能提供200kW功率。尽管800V系统本身并不会显著增加行驶里程，但它可以通过缩短充电时间来减缓里程焦虑。 两倍的电压还能在给定的功率水平下将电流减半，从而减小电缆的规格和重量，从而造出更轻的电动汽车。更低的电流意味着产生的热量更少，电动汽车更为环保。更高的电压和更小的绕组，可使设计出的牵引电机具有更高的功率密度和更高的效率。 [2] 800V电动汽车需要SiC功率变换器 相较于硅功率MOSFET和IGBT，碳化硅(SiC)具有更高的性能。硅的禁带约为1.12电子伏(eV)，而SiC的禁带为3.26eV，因此SiC器件在高温下具有更低的漏电流。 相较于硅(0.3MV/cm)，SiC具有更高的击穿临界电场电压(2.8MV/cm)，从而可大幅降低导通电阻。更高的击穿电场使得SiC器件比硅器件更薄，从而降低开关损耗，提高电流载荷能力并加快开关速度。因此，SiC MOSFET可以像硅MOSFET一样支持高频开关，但电流和电压额定值与IGBT接近，非常适用于电动汽车中的功率变换器。 与基于慢速开关IGBT的设计相比，使用SiC带来的高频开关有助于减小功率变换器。 相较于硅，热导率是SiC的另一个亮点。对于给定的功率耗散，SiC较高的热导率会产生较小的结温(T j)增加。SiC MOSFET还可以处理比硅器件更高的结温。SiC器件可承受高达600?C的最高结温(T j(max))，但出于封装考虑，商用器件的结温限制在175至200?C之间。另一方面，硅器件的T j(max)为150?C，这会增加散热需求并增大方案尺寸。 800V电动汽车需要基于SiC的辅助DC-DC变换器 即使牵引电源母线采用800V电压，电动汽车中的辅助电源母线预计仍将保持在24VDC或48VDC。电动汽车需要高度集成、重量轻且高效的技术来实现800V至24V或48V的DC-DC变换器。 辅助电源设计人员可以使用符合AEC Q100标准的 InnoSwitch3-AQ系列高压功率IC。这些IC集成了1700V SiC MOSFET和加强绝缘功能。它们最多可减少50%的元件数量，从而实现高度紧凑和轻量化的解决方案。 这些电源IC可在整个负载范围内提供高达90%的效率。它们的空载功耗低于15mW，可减少电动汽车电池管理系统中的自放电，并且晶圆厂、组装厂和测试厂均拥有通过IATF16949认证的汽车质量管理系统。 参考文献 [1] https://www.greencars.com/post/new-800-volt-fast-charging-systems [2] http://drivemode-h2020.eu/shifting-to-800-volt-systems-why-boosting-motor-power-could-be-the-key-to-better-electric-cars/

根据法律规定，美国能源部(DOE)必须每六年审查一次联邦电器标准，并决定是否需要更新。如果确定有必要更新，它需要发布一项拟议规则，并在两年后发布最终规则。在过去的一年里，DOE举办了一系列与节能标准相关的活动和网络研讨会，涵盖了从电视机、吊扇、空调和热泵到外部电源、电池充电器和电机的各种电器。 为了收集关于制定家用电器和商用设备标准和测试程序的建议，并确定主题领域的优先次序，DOE电器标准和规则联邦协商委员会(ASRAC)于2022年6月9日举行了公开网络研讨会，并公布了一份为期5年的规则制定时间表草案。可以在 Regulations.gov上找到完整的规则制定清单，包括立法期限。ASRAC成立于2012年，受DOE管理，专注于为电器标准的规则制定问题寻找解决方案。 十几个委员会成员每年会举行两次向公众开放的会议，并在需要时在各个工作组中继续讨论。大多数规则的制定不需要额外的磋商；然而，对于新监管产品、面临复杂情况或者直接最终规则(DFR)可以帮助取得令各方满意的结果时，通过磋商制定规则是很有必要的。在这些情况下，会成立工作组，参与的相关方会真诚地合作，以达成妥协。 电器和设备标准计划建立了测量能源效率的测试程序，并为在美国境内销售的产品设定了不同的强制性要求。该计划通过禁止销售命令、实施民事处罚和边境管制来执行这些标准。它还协助其他联邦机构，例如环境保护局(EPA)和联邦贸易委员会(FTC)，分别推行ENERGY STAR®测试方法和能源指南标签。 根据美国能源效率和可再生能源(EERE)办公室*的统计数据，这些标准在2019年节省的能源和资金总额为760亿美元，相当于每户每年节省464美元。这种能源费用的节省来自家用电器和设备的能源效率的提高。例如，与1990年相比，新冰箱的能耗减少了44%，但存储容量增加了15%以上，并且零售价格只有一半左右。同样，新洗衣机的能耗降低了80%，而洗衣桶容量增加了50%。 *参考资料： https://www.regulations.gov/document/EERE-2013-BT-NOC-0005-0106

美国能源部(DOE)于3月24日举行了一次公共网络研讨会，评审其对外部电源(EPS)节能标准的初步分析。在过去几年中，电源技术、元器件和集成电路领域取得长足发展，为美国能源部更新其EPS相关标准提供了机会。目前的规则制定阶段先于任何拟议规则制定或决定的通知(NOPR/NOPD)，初步分析的评论期已于4月26日结束。同时，已在测试程序拟议规则制定补充通知(SNOPR)中提出了修改建议。修改建议之一是采用USB PD自适应外部电源的替代测试程序。 在初步分析中，美国能源部对不同的EPS产品类别进行了市场和技术评估，这些产品类别根据输出电压、输出电流和同时输出电压的数量进行区分。AC-DC外部电源占产品总数的95%以上，在市场上占主导地位。在其技术评估中，美国能源部确定了一些用于提高能源效率的技术选项，包括更佳的磁性元件（例如变压器）、更优的器件技术（例如氮化镓和碳化硅）以及用于开关电源和有源功率因数校正的更先进的控制器。 除了技术评估，能源部还完成了工程分析，对有代表性的外部电源机型与效率水平关系进行样本评估，然后对产生的候选标准水平(CSL)进行分类，范围从CSL 0到CSL 4。CSL 0代表现行标准；CSL 1等同于欧盟行为准则第2级标准；CSL 2代表前50%；CSL 3表示市场最佳水平；CSL 4代表最高技术（见图1）。 在进行产品拆解以确定制造成本之后，美国能源部预估了主要产品类别的成本效益关系，并将这些结果外推到其他产品类别。根据制造商生产成本(MPC)增量与更高效率的外部电源的对应关系，加价分析得出所有效率水平的同等消费者价格。 然后，通过反映使用情况和负荷点的用能分析，美国能源部计算出每个CSL的年度能耗量。在分析了产品生命周期成本和消费者投资回报期后，能源部对产品出货量进行了预测，最终得出全美影响分析结果。通过确定项目的全国节能量和消费者的全国净现值，能源部可以更好地了解潜在的能源和经济影响。 由于能够带来四分之一的能源节省，美国能源部目前正在认真研究以制定新的能效标准，这也在情理之中。将根据所有产品类别和效率水平的初步建立试行标准水平，以了解在各种场景下的可能性，例如在最节能的水平上、以最低的生命周期成本，等等。 要在4月26日之前向DOE提交书面意见，可通过 http://www.regulations.gov上的联邦电子规则制定门户网站提交，或发送电子邮件至 EPS202STD006@ee.doe.gov。在所有往来沟通中，请参阅记事表编号为EERE-2020-BT-STD-0006和法规识别号(RIN)为1904-AD87的文件，了解有关EPS标准的规则制定情况。

地球日快乐！ 作为深耕于高压集成电路(IC)高能效功率变换领域的知名公司，Power Integrations每天都通过创新技术来生动诠释地球日的精神，这些技术可以节省能源、降低二氧化碳排放并减少使用的电子元件数量。 Power Integrations积极支持全球能效标准的制定。在这个世界地球日，我们来看看80+电源标准如何持续推动节能方面的创新和技术进步。 美国国家环境保护局(EPA)于2004年宣布推出PC电源(PSU) 80+效率标准，这是一个变革性事件。当时，计算机PSU的平均效率通常在65%到75%之间，功率因数为0.6或更低，而达到80%的效率则可谓表现不俗。设计更高效PSU的技术已经存在，但计算机或网络设备制造商没有需求。 80+标准推出后，PSU的设计立即开始发生变化，更多的有源技术和控制技术纷纷登场，包括有源功率因数校正(PFC)、主变换器级有源钳位和输出同步整流。如今，80+的所有五个级别（铜牌、银牌、金牌、白金和钛金）都要求最低效率超过80%。 效率变化是巨大的，当初与现在已不可同日而语。效率为80%时，损耗为20%。在钛金级别，要求效率达到92%，则损耗仅为8%。这相当于损耗降低60%。 80+标准最重要的成果是持续提供创新驱动，与前几代低效率PSU相比，现在业界能够以相同甚至更低的成本设计效率更高的PSU。在达到初级钛金效率方面，硅MOSFET是非常有效的器件。但创新正在推动设计工程师转向非硅基器件。 如今，先进的PSU采用氮化镓(GaN)功率开关设计而成，元件数量至少减少了40%。更少的元件有助于提高可靠性，缩减解决方案的尺寸和成本。用户采用80+ PC电源后，还可以获得更高的可靠性、更低的维护成本和更低的总拥有成本。 钛金级电源标准电源在50%负载下，230VAC输入时的最高效率为96%，115VAC输入时的最高效率为94%。PSU如果使用氮化镓，其在整个负载范围内的效率可达98.3%，功率因数可达0.96，这超过了钛金级标准的性能要求。 80+认证机构还向计算机设备用户宣传使用高效PSU的多重好处。除了降低电费外，更高的效率意味着产生的热量更少，对散热的需求也更小，从而降低旋转速度较慢的风扇的噪音，甚至可以采用无风扇设计。 结论 20年后，80+电认证准将会继续发挥作用并推动创新。欧盟ErP（欧洲生态设计）条例与数据存储产品和服务器的单路输出和多路输出PSU的80+认证标准保持一致。单路输出PSU必须符合80+白金级效率标准。自2023年1月起，这一效率要求将提高到钛金级。钛金级之外是否还有更高的要求？我们很快就会知道：到2026年1月，欧盟ErP条例有望再次提高效率要求，将高于钛金级要求。