德州仪器改进电动汽车动力总成架构削减成本

  （全球TMT2021年5月18日讯）在德州仪器（TI）努力改进电动汽车动力总成架构后，用户都能够将系统模块设计成本削减一半，同时有效提升功率密度、效率和可靠性，并让更多人都能买得起电动汽车。

  如今，电动汽车的平均生产所带来的成本比传统内燃机汽车高出 12,000 美元。 随着汽车制造商致力于满足全球排放法规，他们还必须弥补性价比差距，帮助消费者过渡到混合动力汽车或全电动汽车。对于汽车设计工程师来说，这无疑是一个巨大的挑战，他们正在努力提高效率、可靠性和延长行驶里程，同时降低电动汽车昂贵器件（动力总成系统）的成本。电动汽车动力总成集成可能是一个解决方案。

  一直以来，混合动力和电动汽车动力总成都是推动汽车行业进步的系统的结合体，将电池、直流/直流转换器、车载充电器和牵引逆变器封装在不同的外壳中。目前，随着模拟和嵌入式处理技术的进步，设计人能使用单个域控制器和功率级来组合这些系统，从而帮他们提高效率和可靠性，同时减少相关成本并符合功能安全标准。

  将动力总成系统集成到一个紧凑的机械外壳中不仅会使设计和组装更简单，还减少了对多余包装材料的需求，并消除了冗余硬件，从而非常大程度上减轻了系统重量并减小了体积。

  可通过提高功率密度来提升效率的创新功能也很关键。通过将有关技术（例如符合汽车标准的氮化镓(GaN)技术）运用到电动汽车中，可以在更高的效率下工作并保留热能，从而帮助延长行驶里程。这在某种程度上预示着需要的冷却器件更少且成本更低。

  要将集成式动力总成架构变为现实，还需要实时微控制器（MCU），它们能处理电源转换的复杂需求。TI具有超低延迟的 C2000

  MCU有助于实现更高的开关频率（最多提高 1 到 2 MHz），这在某种程度上预示着电感器和电容器等外部元件更小。

  借助包含单个实时 MCU 的集成式动力总成架构，该系统能有效地处理分布式系统中多个MCU 的工作。在高度集成的设计中，实时 MCU 可以执行数字电源和电机控制，来提升效率，同时节省宝贵的空间。

  在电动汽车（例如传统汽车）中，系统可靠性至关重要。集成式动力总成架构更可靠，只是因发生故障的零件更少。除了集成系统的固有优势之外，要确保在电动汽车高压电池环境中的可靠性，还需要强大的保护功能和峰值热性能。

  借助针对严苛汽车环境设计和测试的隔离式栅极驱动器和调制器，隔离技术可帮助应对这些挑战。集成式诊断功能也是安全方程式的重要组成部分，可帮助动力总成系统符合 ASIL D 要求，这是道路机动车辆功能安全的最高级别要求，也是电动汽车制造商面临的一个主要难题。

  电动汽车市场正在迅速增加。到 2025 年，电动汽车的数量预计将从现在的 560 万辆增长到占全世界汽车销量的 30%。动力总成集成将在电动汽车市场增长中发挥关键作用。已证明集成式动力总成系统的功率密度提高了 40% 至 50%，体积和重量大幅度减少，可靠性提高。