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      汽車傳動系統的電氣化提升 — 情況與原因

      發布時間:2021-05-07 來源:Nagarajan Sridhar 責任編輯:wenwei

      【導讀】汽車領域所有有關該電氣化討論的內容都有什么?已有很多介紹電池的文章,尤其是 48V 及 400V 鋰離子電池與 12V 鉛酸電池,以及隨負載要求增加其在一臺汽車中共存所具有的挑戰性。傳動系統中的牽引電機、轉向、車載充電、壓縮機以及再生制動等這些負載需要 1kW 以上的電源,遠遠高于之前的需求。
       
      處理信息娛樂、儀表盤和安全應用中使用的傳統 12V 電池負載很有挑戰性,因為對于汽車來說它既低效又繁重,需要大量線束來處理大電流。在傳統 12V 鉛酸電池提供的穩定電壓(高于 12V)下運行這些負載,可顯著降低功耗、接線復雜性以及整體系統重量。這就是要在混合動力汽車和 ICE 汽車中使用 48V 鋰離子電池、在電動汽車中使用 400V 鋰離子電池的所在。更大的電壓就意味著傳輸相同的能量電流更低,也就意味著更低的功耗,從而可減少對大量電線的需求。這就是為什么在以極高效率傳輸電源的同時,這兩種電池需要共存。
       
      汽車傳動系統的電氣化提升 — 情況與原因
      混合動力汽車充電器系統方框圖
       
      由于需要實現高效率,需要使用不同的電池并實現更大功率,因此采用開關模式電源 (SMPS) 的高效能量傳輸調節系統比過去的線性穩壓器更具誘惑力。SMPS 有助于應用在導通及關斷狀態下工作,理論上其可實現 100% 的能量傳輸效率。隨著電源電子開關的進步,使用 SMPS 概念可幫助汽車制造商努力達到這些要求。
       
      那么,SMPS 如何工作?開關可通過脈寬調制 (PWM) 技術打開和關斷。這些開關可在高開關頻率下工作,可使電源轉換器不那么笨重、尺寸更小。PWM 可使用一個模擬或數字控制器實現,后接一個柵極驅動器電路,用來提供適當的電荷開關電源設備,并在正確的工作電壓下工作。柵極驅動器可實現具有優異性能與效率的電源系統。
       
      控制器的選擇主要取決于汽車的要求,需要考慮成本、靈活性、集成度、可靠性和固件寫入可用性(對于數字控制器而言)。同樣,柵極驅動器的選擇取決于驅動器電流、最大允許工作電壓、速度(減少傳播延遲)以及成本更低的組件數量(單通道與橋接驅動器)及隔離等。德州儀器 (TI) 有幾款模擬及數字汽車認證控制器(在模擬與數字之間進行選擇時閱讀本文)以及運行 SMPS 開關的業界最快柵極驅動器。
       
       
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