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汽车电气化的八大难点,TI有答案

2020-09-09
来源:TI

在全球范围内,无论是帮助汽车制造商减轻内燃机负担,抑或是过渡到全电动汽车,我们都需共同努力,重新构想汽车业愿景并减少排放。电气化已被证明是减少排放的较适宜的工具,但随着车辆内电压升高,如图1所示,监测和维护子系统显得格外重要。

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1:从混合动力到电动汽车的路线图 

正是基于监测和维护子系统的持续创新发展,混合动力/电动汽车(HEV/EV)的上市时间正在不断提速,同时更大限度地延长驾驶时间并确保乘客安全。但与此同时,关于  中的监测和维护,依然存在一些技术难点。以下便是最为常见的八大问题及TI的建议。

1。 如何增加能量密度和系统效率提高混合动力/电动汽车续航能力?

将相同尺寸的功率输出加倍可大量节约成本,还有助于快速充电。这可通过在高开关频率下操作功率转换器(OBC或快速DC充电器中的PFC级和DCDC)实现,减小磁性元件的尺寸,从而有助于实现高功率密度。对于给定应用,更高的系统效率可带来更低损耗和更小的散热器解决方案。还可降低器件上的热应力,并有助于延长使用寿命。 

2. 混合动力/电动汽车如何提供与燃油汽车相同的用户体验?

通过增加每次充电的可用里程,同时减少充电时间,可改善驾驶体验。要实现这些目标,就需在汽车和电网基础设施(充电桩)侧都配备先进的电池管理系统和高效的动力电子设备。 

3。 如何提高HEV/EV电池管理系统的可靠性?

旨在通过以下功能提高可靠性:

l  电压监控器、温度监控器和通信功能达到汽车安全完整性ASIL-D级。

l  即使在通信电缆断开时(limp-home模式),可选的菊花链环形架构也可确保堆栈通信。

l  无需外部稳压二极管即可实现强大的热插拔性能的设计。 

4. 如何解决在低温环境下使用锂离子电池组的不良放电性能?

混合动力/电动汽车的电池组在受控的温度范围内工作,以优化低温下的充放电性能,并确保高温下电池保持在安全工作区域内。为应用适当的热管理策略,有必要在电池/电池组进行精确的电压和温度感测(如所示)。这些可能需在冷启动条件下进行预热,并在较高温度下进行冷却。 

5. 如何监测BMS系统?

通过菊花链配置,实现了可为3300系列、12V1。2 kV锂离子电池组创建高度精确和可靠的系统设计。该设计可在696系列电池监控电路之间扩展,并传达电池电压和温度,以帮助满足ASIL-D级要求。 


6.
在牵引逆变器中使用碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)车载设备有何优势?

SiC功率电路的新进展可帮助设计人员开发更高效、更轻巧和更智能的EV动力系统,如牵引逆变器、车载充电器和快速DC充电站。新型等器件是TI首款集成了绝缘栅双极晶体管(IGBT)和SiC场效应晶体管感测功能的隔离栅驱极动器,从而提高了系统可靠性并提供了快速检测时间,以防止过流事件发生,同时确保安全关闭系统。

7。 如何防止牵引逆变器过热?

可帮助牵引逆变器系统对温度波动做出反应,并以低功耗、小型封装和高准确度应用适当的热管理技术。在电子书“温度监测和维护”中了解设计牵引逆变器时有关温度监控的更多信息。 

8. 为何需要温度传感器来确保牵引逆变器系统的可靠性?

温度检测是保证EV性能以及乘客安全的关键参数。而汽车原始设备制造商也会优先考虑温度检测,以让消费者放心:这些新颖的运输方式与内燃机相比更具安全性。 

通过应用适当的温度检测技术,精度越高,系统对温度波动迅速做出反应的机率就越大。 

设计更快、更智能

据国际能源署预测,到2021年,道路上的电动汽车数量将增加两倍。因此需要更先进的监测和维护。德州仪器持续助力汽车电气化进程,帮助未来汽车实现更高的期望。 

其他资源

l  展示了三种IGBT/SiC解决方案。


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