动力总成系统集成化推动电动汽车进一步高效、

通过将动力总成系统集成到紧凑的机械外壳中，可以实现更实用、更高效的电动汽车 (EV)

北京，2021 年 5 月 18 日/美通社/--继德州仪器 (TI)致力于改善电动汽车的动力总成架构，用户可以将系统设计成本降低一半，同时有效提高功率密度、效率和可靠性，让更多人用得起电动汽车。

如今，电动汽车的平均生产成本比传统内燃机汽车高出 12,000 美元。 ^[1] 随着汽车制造商努力满足全球排放法规，他们还必须弥合成本效益差距，帮助消费者过渡到混合动力或全电动汽车。

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组件（动力系统）的成本。电动汽车动力总成集成可能是一种解决方案。

阅读白皮书：高性能动力总成集成解决方案：采用电动汽车的关键。

混合动力和电动汽车动力总成一直是推动汽车行业进步的系统组合。电池、DC/DC转换器、车载充电器和牵引逆变器被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，设计人员可以使用单个域控制器和功率级来组合这些系统，以帮助他们提高效率和可靠性，同时降低成本并符合功能安全标准。

“这要求我们满足基本的技术和安全要求，同时使它们更加经济实用，实现大规模采用，从而在系统中获得更大的收益，”TI 全球汽车动力总成系统工程部团队负责人 Karl-Heinz Steinmetz 说。

深圳市威马仕新能源有限公司（VMAX）是一家总部位于中国深圳的电动汽车零部件供应商，正在体验动力总成集成的优势。

“要为所有中国消费者设计更高效、更可靠、更实惠的电动汽车，动力总成集成是关键，”VMAX 副总裁韩永杰说。 “TI 的技术和专业知识正在帮助我们达到客户对车载充电器、DC/DC 转换器和牵引逆变器系统所需的集成水平。”

凭借更高的效率和更高的功率密度，实现更长的行驶时间

将动力总成系统集成到紧凑的机械外壳中，不仅使设计和组装更容易，而且还减少了对冗余包装材料的需求和消除冗余硬件大大减少了系统的重量和体积。

“每公斤重量都是效率公式的重要组成部分，”卡尔-海因茨说。 “如果可以减轻汽车的重量，可以提高整体效率，一次充电可以行驶的里程数。”

通过增加功率密度来提高效率的创新功能也很重要。通过将相关技术（如符合汽车标准的氮化镓（GaN）技术）应用于电动汽车，它们可以提高工作效率并保持热量，从而有助于延长行驶里程。这意味着更少的冷却设备和更低的成本。

“由 GaN 和其他材料制成的宽带隙开关与优化的高速栅极驱动器一起使用将改变游戏规则，因为它们可以减少 60% 的磁性元件，从而降低整体重量和成本，” TI GaN 营销团队成员 Ramanan Natarajan 说。

为了使集成动力总成架构成为现实，还需要实时微控制器 (MCU)，它可以处理复杂的电源转换要求。TI 的超低延迟的 C2000? MCU 有助于实现更高的开关频率（高达 1 至 2 MHz），这意味着电感器和电容器等外部组件更小。

“通过实时感应和更高控制回路开关频率，我们可以将牵引电机驱动到 20K RPM，”TI C2000? MCU 汽车经理 Na Kong 说。只能达到 10K RPM。”

借助包含单个实时 MCU 的集成动力总成架构，该系统可以有效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，从而在节省宝贵空间的同时提高效率。

“当汽车制造商转向集成架构时，他们需要决定是否在系统中集成资源和芯片，”Karl-Heinz 说。

提高可靠性并满足功能安全标准

在电动汽车（如传统汽车）中，系统可靠性至关重要。集成动力总成架构更可靠，因为故障部件更少。除了集成系统的固有优势外，要确保电动汽车在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。

隔离式栅极驱动器和调制器专为恶劣的汽车环境设计和测试，隔离技术可以帮助应对这些挑战。集成诊断功能也是安全方程式的重要组成部分，可以帮助动力总成系统满足 ASIL D 要求，这是道路机动车辆功能安全要求的最高级别，也是电动汽车制造商面临的主要问题。

“我们知道功能安全对整体设计至关重要，因此我们非常重视这些考虑。我们的参考设计侧重于安全性，已通过 TüV SüD 单独评估，可以帮助我们的客户定制通过出色的成本控制来设计其系统，”Karl-Heinz 说。

通过动力总成集成支持电动汽车市场的加速增长

文章来源：《热能动力工程》 网址: http://www.rndlgczz.cn/zonghexinwen/2021/0821/604.html