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德州仪器:电驱体系功率级“众相符一”解决方案简介
作者:91 发布日期:2020-07-25

来源 |汽车制造中文版

随着经济的稳步苏醒,中国汽车团体销量终于在上个月迎来了正添长。蓄力已久的电动汽车市场也正在逐渐回暖,尤其是特斯拉的当家车型Model 3单月销量再次破万、环比添长205%的收获,在大大挑振了市场对电动汽车详细反弹的信念的同时,也令同走的竞争对手特殊眼红。

如何升迁电驱动体系的产品性能、减幼能耗和进一步轻量化,以强化整车市场竞争力,是摆在国内外新能源车企眼前的共同课题。为此,具有众年动力总成电子体系开发经验的美国著名半导体及电子解决方案行家——德州仪器(Texas Instrument)挑出了众栽功率级别“众相符一”整相符方案和设计思路,助力新能源车企升迁技术上风。

传统意义上的死板层面“众相符一”——将电机 电控 齿轮传动体系等集于一体早已不是什么音信了,Mode 3甚至早已实现大批量生产。

然而,在功率电子层面的“众相符一”——将OBC车载充电器 高电压DC/DC转换器 反变器 PDU配电单元进走深度整相符,比如共享功率开关器件和磁性元件,并终极实现进一步降本添效,成为当下炎门的钻研倾向。

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第三方数据通知外明:此类设计可缩短约40%的重量和体积并升迁40%的功率密度。下图以高电压DC/DC和OBC车载充电器为例老快三投注平台下载,描述了两大部件的4栽最常见的整相符选项及思路。以便在组相符动力体系、限制电路和死板时实现高功率密度。

选项1: OBC在线充电器和DC/DC转换器自力外壳老快三投注平台下载,自力冷却。该方案已被逐渐镌汰。 选项2: 二者共享外壳和冷却体系老快三投注平台下载,自力限制。该方案比较常见。 选项3: 不光共享外壳和冷却体系,还共享限制电路。该方案为市面上的主流方案。 选项4: 在上述基础上, 进一步共享功率开关器件,磁性元件等。该方案是功率级“众相符一”体系的发展倾向 。

下面将以选项4为导向,从电子器件的层面,以两个实际案例,分析以下如何实现共享功率开关器件和以及磁性元件。

案例一:OBC 与DC/DC整相符

该实际案例为6.6 kW车载充电器 1.4 kW直流/直流 配电单元整相符,涉及的器件主要有一个微限制器MCU限制的功率因素校正级,一个MCU限制的DC/DC级和一个高电压DC/DC

OBC车载充电器主要由AC电网接口,PFC功率因素校正级,DC/DC原边,变压器,DC/DC副边及与高压电池接口构成。高压DC/DC转换器清淡由高压电池接口,DC/DC原边,变压器,DC/DC副边,以及矮压电池接口构成。

组相符方案之共享功率开关器件:原由OBC和高电压DC/DC转换器都连接到高电压电池,所以车载充电器和高电压DC/DC的全桥额定电压相通,从而能够实现车载充电器和高压DC/DC的全桥功率开关器件共享。

组相符方案之共享变压器:原由OBC和DC/DC在高电压侧具有相通的额定电压,所以可将两个变压器整相符在一首变成三端变压器,终极实现磁性整相符。如上图所示。

当此组相符组织在高压电池充电条件下做事时,高电压输出将得到准确限制。但原由变压器的两个端子耦相符在一首,所以矮电压输出的性能将受限。所以,可增补一个内置BUCK降压转换器改善矮电压输出性能,请见上图。但该手段必要权衡额外成本。

案例二:电机 反变器 OBC DC/DC

该实际案例整相符了43kW车载充电器 牵引电机 牵引反变器,其特点是共享三相桥功率开关器件以及电机绕组复用为OBC PFC电感。涉及的器件主要有一个微限制器MCU限制牵引电机驱动和车载充电器OBC(PFC LLC)。

组相符方案之共享功率开关器件:如同OBC和高电压DC/DC整相符相通,OBC车载充电器的PFC三相桥和牵引电机的三相桥中的额定电压专门挨近。即能实现车载充电器和牵引电机驱动器的三相桥共享功率开关器件,能够降矮成本并挑高功率密度。

组相符方案之共享电机绕组:另外,原由电机中清淡有三个绕组,所以也可议决在OBC中共享绕组行为功率因数校正电感器来实现磁性整相符,原理是:电机绕组在进入OBC模式时,三相绕组互相不连接,仅做电感操纵。进入电机模式,电机的中心点连在一首。

这样一来,助于降矮设计成本并挑高功率密度。但电机必要重新设计,且实际操纵时,必要额外的限制电路来切换绕组的连接状态。

结 语

从上文的案例来望,电驱体系从矮级死板整相符向高级的电子整相符所带来的益处已经不言而喻。各个新能源企业将籍此升迁动力总成功率密度和轻量化程度,并使整个体系更添完善和成熟。

然而,原由整个体系的复杂度将随着整相符级别的挑高而增补,且每栽众相符一动力总成体系变型都会有迥异的设计挑衅,电驱动体系制造商还必要与专科的电子解决方案服务商诸如德州仪器等公司一首占有以下课题,

细心设计磁性整相符以达到最佳性能

研发针对于整相符后体系的更添复杂的限制算法

开发高效的冷却体系,以散发较幼体系中的一切炎量

细心设计磁性整相符以达到最佳性能

研发针对于整相符后体系的更添复杂的限制算法

开发高效的冷却体系,以散发较幼体系中的一切炎量

末了,变通性是众相符一动力总成体系的关键。德州仪器行为行家级电子解决方案服务商,可为新能源动力总成制造商挑供众样化的选项,并共同追求在肆意级别上设计和创新的机会。

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