北京2021年5月18日 /美通社/ -- 在德州儀器（TI）努力改進(jìn)電動汽車動力總成架構(gòu)后，用戶可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本削減一半，同時(shí)有效提高功率密度、效率和可靠性，并讓更多人都能買得起電動汽車。
如今，電動汽車的平均生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車高出 12,000 美元。[1] 隨著汽車制造商致力于滿足全球排放法規(guī)，他們還必須彌補(bǔ)性價(jià)比差距，幫助消費(fèi)者過渡到混合動力汽車或全電動汽車。
對于汽車設(shè)計(jì)工程師來說，這無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)，他們正在努力提高效率、可靠性和延長行駛里程，同時(shí)降低電動汽車昂貴器件（動力總成系統(tǒng)）的成本。電動汽車動力總成集成可能是一個解決方案。
閱讀白皮書：高性能動力總成集成解決方案：電動汽車采用的關(guān)鍵。
一直以來，混合動力和電動汽車動力總成都是推動汽車行業(yè)進(jìn)步的系統(tǒng)的結(jié)合體，將電池、直流/直流轉(zhuǎn)換器、車載充電器和牽引逆變器封裝在不同的外殼中。目前，隨著模擬和嵌入式處理技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)人員可以使用單個域控制器和功率級來組合這些系統(tǒng)，從而幫助他們提高效率和可靠性，同時(shí)降低成本并符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)。
“這就要求我們滿足基本的技術(shù)和安全要求，同時(shí)使之更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模采用，從而在系統(tǒng)中獲得更大收益，”TI全球汽車動力總成系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Karl-Heinz Steinmetz說。
總部位于中國深圳的電動汽車組件供應(yīng)商深圳威邁斯新能源股份有限公司（VMAX）正在親身體驗(yàn)動力總成集成的優(yōu)勢。
“要想設(shè)計(jì)出對于全中國消費(fèi)者而言更加高效、可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電動汽車，動力總成集成是關(guān)鍵，”威邁斯（VMAX）副總裁韓永杰說。“TI的技術(shù)和專業(yè)知識正在幫助我們達(dá)到客戶對車載充電器、直流/直流轉(zhuǎn)換器和牽引逆變器系統(tǒng)所需的集成水平?！?/p>
以更高的效率和更高的功率密度實(shí)現(xiàn)更長的行駛時(shí)間
將動力總成系統(tǒng)集成到一個緊湊的機(jī)械外殼中不僅會使設(shè)計(jì)和組裝更簡單，還減少了對多余包裝材料的需求，并消除了冗余硬件，從而大大減輕了系統(tǒng)重量并減小了體積。
“每千克重量都是效率公式的重要組成部分，”Karl-Heinz說?！叭绻梢詼p輕汽車的重量，就可以提高整體效率，增加一次充電可以行駛的里程?！?
可通過提高功率密度來提升效率的創(chuàng)新功能也很關(guān)鍵。通過將相關(guān)技術(shù)（例如符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的氮化鎵(GaN)技術(shù)）運(yùn)用到電動汽車中，可以在更高的效率下工作并保留熱能，從而幫助延長行駛里程。這意味著需要的冷卻器件更少且成本更低。
“由 GaN 等材料制成的寬帶隙開關(guān)與經(jīng)過優(yōu)化的高速柵極驅(qū)動器一起使用，將改變游戲規(guī)則，因?yàn)樗鼈兛梢詫⒋判栽p小 60%，從而降低了總體重量和成本，”TI的 GaN 營銷團(tuán)隊(duì)成員 Ramanan Natarajan 說。
要將集成式動力總成架構(gòu)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，還需要實(shí)時(shí)微控制器（MCU），它們可以處理電源轉(zhuǎn)換的復(fù)雜需求。TI具有超低延遲的 C2000?MCU有助于實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)頻率（最多提高 1 到 2 MHz），這意味著電感器和電容器等外部元件更小。
“通過實(shí)時(shí)感應(yīng)和更高的控制環(huán)路開關(guān)頻率，我們可以將牽引電機(jī)驅(qū)動到20K RPM，”TI的 C2000? MCU汽車經(jīng)理 Na Kong 說?！斑@使汽車工程師能夠制造出比之前只能達(dá)到 10K RPM 的設(shè)計(jì)小三分之一以上且性能更高的電機(jī)?！?/p>
借助包含單個實(shí)時(shí) MCU 的集成式動力總成架構(gòu)，該系統(tǒng)可以有效地處理分布式系統(tǒng)中多個MCU 的工作。在高度集成的設(shè)計(jì)中，實(shí)時(shí) MCU 可以執(zhí)行數(shù)字電源和電機(jī)控制，從而提高效率，同時(shí)節(jié)省寶貴的空間。
“當(dāng)汽車制造商轉(zhuǎn)向集成架構(gòu)時(shí)，需要決定是否整合系統(tǒng)中的資源和芯片，”Karl-Heinz說。
提高可靠性并符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)
在電動汽車（例如傳統(tǒng)汽車）中，系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要。集成式動力總成架構(gòu)更可靠，僅僅是因?yàn)槌霈F(xiàn)故障的零件更少。除了集成系統(tǒng)的固有優(yōu)勢之外，要確保在電動汽車高壓電池環(huán)境中的可靠性，還需要強(qiáng)大的保護(hù)功能和峰值熱性能。
借助針對嚴(yán)苛汽車環(huán)境設(shè)計(jì)和測試的隔離式柵極驅(qū)動器和調(diào)制器，隔離技術(shù)可幫助應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。集成式診斷功能也是安全方程式的重要組成部分，可幫助動力總成系統(tǒng)符合 ASIL D 要求，這是道路機(jī)動車輛功能安全的最高級別要求，也是電動汽車制造商面臨的一個主要難題。
“我們知道功能安全對于整體設(shè)計(jì)至關(guān)重要，因此我們非常重視這些考慮事項(xiàng)。我們的參考設(shè)計(jì)著重關(guān)注安全性，該設(shè)計(jì)已經(jīng)過 TÜV SÜD 單獨(dú)評估，可幫助我們的客戶通過出色的成本控制自定義其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，”Karl-Heinz 說。
通過動力總成集成支持電動汽車市場的加速增長
電動汽車市場正在快速增長。到 2025 年，電動汽車的數(shù)量預(yù)計(jì)將從現(xiàn)在的 560 萬輛增長到占全球汽車銷量的 30%。[2]動力總成集成將在電動汽車市場增長中發(fā)揮關(guān)鍵作用。已證明集成式動力總成系統(tǒng)的功率密度提高了 40% 至 50%，體積和重量大大減少，可靠性提高。
“這將對電動汽車的性能和每次充電的行駛里程產(chǎn)生重大影響，最終使這些汽車更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，”Karl-Heinz 說。
我們熱衷于讓世界更美好
幫助客戶設(shè)計(jì)集成式動力總成系統(tǒng)是 TI 革新者致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)降低電子產(chǎn)品成本、讓世界更美好的明證。每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使技術(shù)變得更小巧、更高效、更可靠、更實(shí)惠，開拓新市場可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在 TI，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數(shù)十年來以至現(xiàn)在一直在做的事。
關(guān)于德州儀器（TI）
德州儀器（TI）（納斯達(dá)克股票代碼：TXN）是一家全球化的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計(jì)、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車、個人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場。我們致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，創(chuàng)造一個更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。欲了解更多信息，請?jiān)L問公司網(wǎng)站www.ti.com.cn。
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