在全球范圍內(nèi),，無論是幫助汽車制造商減輕內(nèi)燃機(jī)負(fù)擔(dān),，抑或是過渡到全電動(dòng)汽車，我們都需共同努力,，重新構(gòu)想汽車業(yè)愿景并減少排放,。電氣化已被證明是減少排放的較適宜的工具，但隨著車輛內(nèi)電壓升高,，如圖1所示,，監(jiān)測(cè)和維護(hù)子系統(tǒng)顯得格外重要。
圖1：從混合動(dòng)力到電動(dòng)汽車的路線圖
正是基于監(jiān)測(cè)和維護(hù)子系統(tǒng)的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展,，混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車（HEV/EV）的上市時(shí)間正在不斷提速,，同時(shí)更大限度地延長(zhǎng)駕駛時(shí)間并確保乘客安全。但與此同時(shí),，關(guān)于電池管理系統(tǒng) 和 牽引逆變器系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)和維護(hù),，依然存在一些技術(shù)難點(diǎn)。以下便是最為常見的八大問題及TI的建議,。
1. 如何增加能量密度和系統(tǒng)效率提高混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力,？
將相同尺寸的功率輸出加倍可大量節(jié)約成本，還有助于快速充電,。這可通過在高開關(guān)頻率下操作功率轉(zhuǎn)換器（OBC或快速DC充電器中的PFC級(jí)和DCDC）實(shí)現(xiàn),，減小磁性元件的尺寸，從而有助于實(shí)現(xiàn)高功率密度,。對(duì)于給定應(yīng)用,，更高的系統(tǒng)效率可帶來更低損耗和更小的散熱器解決方案,。還可降低器件上的熱應(yīng)力,，并有助于延長(zhǎng)使用壽命。
2. 混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車如何提供與燃油汽車相同的用戶體驗(yàn),？
通過增加每次充電的可用里程,，同時(shí)減少充電時(shí)間，可改善駕駛體驗(yàn),。要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),，就需在汽車和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施（充電樁）側(cè)都配備先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)和高效的動(dòng)力電子設(shè)備。
3. 如何提高HEV/EV電池管理系統(tǒng)的可靠性,？
BQ79606A-Q1旨在通過以下功能提高可靠性：
l 電壓監(jiān)控器,、溫度監(jiān)控器和通信功能達(dá)到汽車安全完整性ASIL-D級(jí),。
l 即使在通信電纜斷開時(shí)（limp-home模式），可選的菊花鏈環(huán)形架構(gòu)也可確保堆棧通信,。
l 無需外部穩(wěn)壓二極管即可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的熱插拔性能的設(shè)計(jì),。
4. 如何解決在低溫環(huán)境下使用鋰離子電池組的不良放電性能？
混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車的電池組在受控的溫度范圍內(nèi)工作,，以優(yōu)化低溫下的充放電性能,，并確保高溫下電池保持在安全工作區(qū)域內(nèi)。為應(yīng)用適當(dāng)?shù)臒峁芾聿呗?，有必要在電?/span>/電池組進(jìn)行精確的電壓和溫度感測(cè)（如BQ79606A-Q1所示）,。這些可能需在冷啟動(dòng)條件下進(jìn)行預(yù)熱，并在較高溫度下進(jìn)行冷卻,。
5. 如何監(jiān)測(cè)BMS系統(tǒng),？
通過菊花鏈配置，可擴(kuò)展汽車HEV/EV 6s至96s鋰離子電池監(jiān)控演示器參考設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了BQ79606A-Q1可為3至300系列,、12V至1.2 kV鋰離子電池組創(chuàng)建高度精確和可靠的系統(tǒng)設(shè)計(jì),。該設(shè)計(jì)可在6至96系列電池監(jiān)控電路之間擴(kuò)展，并傳達(dá)電池電壓和溫度,，以幫助滿足ASIL-D級(jí)要求,。
6. 在牽引逆變器中使用碳化硅（SiC）或氮化鎵（GaN）車載設(shè)備有何優(yōu)勢(shì)？
SiC功率電路的新進(jìn)展可幫助設(shè)計(jì)人員開發(fā)更高效,、更輕巧和更智能的EV動(dòng)力系統(tǒng),，如牽引逆變器、車載充電器和快速DC充電站,。新型UCC21710-Q1和UCC21732-Q1等器件是TI首款集成了絕緣柵雙極晶體管（IGBT）和SiC場(chǎng)效應(yīng)晶體管感測(cè)功能的隔離柵驅(qū)極動(dòng)器,，從而提高了系統(tǒng)可靠性并提供了快速檢測(cè)時(shí)間，以防止過流事件發(fā)生,，同時(shí)確保安全關(guān)閉系統(tǒng),。
7. 如何防止?fàn)恳孀兤鬟^熱？
TMP235-Q1可幫助牽引逆變器系統(tǒng)對(duì)溫度波動(dòng)做出反應(yīng),，并以低功耗,、小型封裝和高準(zhǔn)確度應(yīng)用適當(dāng)?shù)臒峁芾砑夹g(shù)。在電子書“溫度監(jiān)測(cè)和維護(hù)”中了解設(shè)計(jì)牽引逆變器時(shí)有關(guān)溫度監(jiān)控的更多信息,。
8. 為何需要溫度傳感器來確保牽引逆變器系統(tǒng)的可靠性,？
溫度檢測(cè)是保證EV性能以及乘客安全的關(guān)鍵參數(shù)。而汽車原始設(shè)備制造商也會(huì)優(yōu)先考慮溫度檢測(cè),，以讓消費(fèi)者放心：這些新穎的運(yùn)輸方式與內(nèi)燃機(jī)相比更具安全性,。
通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)臏囟葯z測(cè)技術(shù)，精度越高,，系統(tǒng)對(duì)溫度波動(dòng)迅速做出反應(yīng)的機(jī)率就越大,。
設(shè)計(jì)更快,、更智能
據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，到2021年,，道路上的電動(dòng)汽車數(shù)量將增加兩倍,。因此需要更先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和維護(hù)。德州儀器持續(xù)助力汽車電氣化進(jìn)程,，幫助未來汽車實(shí)現(xiàn)更高的期望,。
其他資源
l 帶有三種IGBT/SiC偏置電源解決方案的HEV/EV牽引逆變器功率級(jí)參考設(shè)計(jì)展示了三種IGBT/SiC解決方案。