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汽车电气化革新的"发力点"?

The "power point" of automotive electrification innovation?

来源:爱集微, May. 01, 2019 – 

最近的电动汽车自燃的消息此起彼伏,也引发了对电动汽车安全的疑虑。但电动汽车发展已是大势所趋:全球各地的政府正在宣布一项将导致内燃机消亡的倡议。中国已率先要求2018年上路的新车有8%是"新能源"或零排放车辆。类似的限制内燃机未来发展的强有力政策规定已经遍布全球,混合动力和纯电动汽车业的重要性和发展已不容小觑。

而这代表的是汽车电气化的进阶。德州仪器(TI)中国区汽车业务部总经理张磊认为,汽车动力系统的电气化将走过轻混、中混、完全混合动力、插电式混合动力,再到纯电动汽车,终极目标是能源独立式的电气化进程,由此带来了是对发动机管理、传动、传感部件以及助力转向全系统的"创新加速"进程。

电池监控更精密

回到自燃的话题,自燃的引发因素虽然多重多样,但不外乎电池线路发生了短路而引起自燃;或是电池的散热系统失效,无法散热,储存的热量过多引起自燃;或是电池相关的一些电控系统出现问题引发自燃。

可以说,电动汽车的核心是电池,而电池的核心在于电池管理系统(BMS),夸张点说"没有电池管理的电池包就是一个炸弹"。电池管理系统涉及整个系统能否可靠工作的关键所在,需要进行电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断与预警、充放电与预充控制等,一个高可靠高精度的BMS"必不可少"。

为此,TI专门开发了6通道 BQ79606-Q1精密监视器为电池管理系统"护航"。据TI中国区汽车业务部模块技术应用经理师英介绍,其创新点在于:一是可进行多CELL电压同步精确测量,在进行SOC(充电管理算法)时可提供极大的便利性,同时大幅提升精度。二是可支持从12V、48V再到400V、800V甚至1.2KV范围内实现小于1%的电压测量精度。三是集成了辅助ADC,可在扩展温度范围内监控电芯温度。四是可助力达到ISO26262的最高安全目标,即ASIL D级。

"由此为客户带来的好处在于测量精度更高,系统成本更低,同时实现了可靠性和安全性。"师英强调。

更特别的是,师英提到,BQ79606-Q1评估板现已推出,它采用菊花链通信端口,相较以往的CAN网络,由于不需额外的MCU和CAN收发器,可降低系统成本。此外,它还可支持最多64个模块的堆叠,变成非常灵活配置的电池包模组的BMS系统。

"一般传统汽车采用12V,在中混情况下会引入48V,而目前HEV和EV的工作电压是400V,甚至已有一些客户将电池做到800V。"师英指出,"因而需要可堆叠的设计,进行评估和搭建参考设计,而TI的BQ79606-Q1 BMS可全面应对。"

关键器件"升级"

而电动汽车发展不仅是电池管理系统的进阶,其它关键器件也需同步"升级"才能匹配更高的需求。

张磊对此表示,电动汽车的功率达千瓦级,如果不控制过热问题,将不仅损坏精密电路系统,还可能造成汽车的损坏,因而温度的监测与保护至关重要。

因而,TI开发的高精度模拟温度传感器TMP235-Q1应运而生,可在-40度至150度的环境温度范围内,实现精度为正负0.5度的测量。

而随着新能源汽车发展走向更安全、更绿色、更节能,需要持续提高功率密度和效率,功率器件也不断引入更高功率的IGBT和SiC,张磊对此提到,这就需要更高性能、更安全的栅极驱动器,TI推出多款集成传感功能的适用于IGBT和SiC的隔离式栅极驱动器来应对。

师英介绍说,这些栅极驱动器不仅驱动强度高,可提供峰值达到10A的驱动电流,还可降低开关损耗,实现快速系统保护;同时TI隔离专利可让隔离系统的绝缘层寿命更长,抗浪涌能力高达12.8KV,大幅提升可靠性;此外还通过集成的缓冲器和传感器,提供精确的感测,并减少系统尺寸。因而,可助力开发更小巧高效的牵引逆变器、车载充电器、太阳能逆变器和电机驱动设计等。

而TI在汽车领域的耕耘已走向"全垒打"。张磊提到,TI基于汽车领域提供系统参考高达340个,涉及ADAS、汽车信息娱乐系统、车身管理和汽车照明以及包括OBC、DC/DC、Traction invert和BMS四大系统的新能源汽车,TI通过产品和技术创新,不仅提供主控芯片、计量芯片、通信芯片、传感器、功率器件等,还提供评估板、布板图、软件及测试报告,打造系统级解决方案的生态,为汽车向更智能、更安全和更环保的"新三化"进阶提供"动能"。

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