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新能源汽车销售火热的背后,成本还可以降低多少?

 
依据乘联会的数据,本年1到4月份,新动力轿车产销双双超越70万辆,别离到达了75万辆和73.2万辆,现已接连10个月改写了当月出售记载。全国乘用车商场信息联席会秘书长崔东树更是猜测本年新动力乘用车销量打破220万辆,整个新动力轿车商场或达250万辆规划。

虽然出售炽热,但其实许多顾客关于购买电动轿车依然还有许多的顾忌,比方电池的安全性、充电的快捷程度、续航路程,以及比燃油车更高的本钱等等。这些问题或多或少地阻止了新动力轿车的进一步遍及。

据麦肯锡的一份陈述显现,电动轿车的均匀生产本钱比传统燃油车高出12000美元。要缩小这个本钱距离,一起前进功率、牢靠性和延伸续航路程,对轿车规划工程师来说是一个不小的应战。不过电动轿车动力总成集成解决计划或许是个不错的挑选。

动力总成集成计划可将体系尺度和本钱均下降50%

 

最开端,人们以为电动轿车于燃油轿车之间价格差异是由电池形成的,确实,电池的本钱在电动轿车内占有很大的比重,不过跟着技能的前进和电池厂商的尽力,电池本钱未来有望大幅下降。但其实除了电池之外,动力总成,即电力电子组件也是形成电动轿车与燃油车之间本钱距离的原因之一。

图:德州仪器我国区轿车业务部现场技能运用司理周东宝。



他举例说,依据不同的集成模块数量,能够分为二合一、三合一,及五合一几种不同的集成解决计划。依据集成的难易程度,还能够把动力总成集成分为根底的机械层面集成,即物理集成,以及愈加杂乱的操控逻辑和功率层级方面的集成。

据周东宝介绍,经过运用TI的解决计划,客户能够完成从散布式的电源架构到单个动力域的操控器的计划改变。整个体系的杂乱程度也会跟着整合等级的添加而前进,对客户的收益也会越来越高,不过,他也坦承,集成度越高,面对的应战也会越多。

周东宝进一步指出,集成化的计划能够从以下几个方面来协助客户将整个体系的尺度和本钱下降50%。

榜首,电驱动体系多合一的集成化的解决计划,经过同享外壳的耦合以及冷却体系,削减连接器的数量;
第二,经过更进一步的同享操控电路以及同享功率电路等,有效地下降电驱动体系的体积、分量和本钱,一起前进电驱动体系的功率密度;
第三,更好地完成轻量化,有助于延伸电动轿车的续航路程;
第四,经过全体上对体系进行热功用的优化,保证体系的牢靠性。一起,由于功用安满是现在电驱动体系里边十分重要的一个规划目标,所以TI集成化的解决计划也有助于简化功用安全体系的开发和认证作业。

TI的动力总成集成计划是怎么完成的?

 

从TI的电机操控器、车载充电器(OBC)和DC/DC的三合一解决计划能够看出,三合一的解决计划能够大幅地优化整个体系的架构,经过同享部分的操控电路下降了整个驱动体系的分量和体积。

周东宝介绍说,TI的三合一动力总成集成解决计划用了C2000系列微操控器、集成驱动器的GaN场效应晶体管、阻隔驱动器UCC5870、以及温度传感器TMP126等TI的产品。



他进一步解说,首要,选用了C2000系列微操控器,能够供给高达925MIPS的处理才能,结合其灵敏装备的高精度PWM模块,能够十分轻松地适配各种杂乱的电源拓朴,以及更高阶的操控算法,然后完成整个体系的更高功率。内置了十分丰富的模仿功用模块,比方内置的DC、DAC以及比较器等模块。经过这些模块能够完成低至30ns以内的呼应时刻,呼应一些确诊维护和毛病等。这个操控呼应完满是纯硬件的操控,不需要CPU模块的参加,也可更进一步地前进体系的牢靠性。

第二,选用集成驱动器的GaN场效应晶体管,能够将开关管的门极电容和输出电容做得比硅管更低,一起,由于GaN器材没有传统MOSFET寄生二极管的反向恢复问题,所以能以高达2.2MHz的开关频率来作业,一起坚持十分低的开关损耗。再结合TI定制开发的低寄生电感的增强散热型的切片式封装,能够完成两倍的功率密度进步,以及将磁性元器材减小59%。在氮化镓功率器材内,内置了数字温度的采样功用,以供给实时的温度信息,然后能够更灵敏地去完成动态体系的热办理。关于一些常用的过流、短路、过温文欠压等维护功用,TI也都把它集成到氮化镓的开关管里边,客户无需再额定加分立电路来完成这些功用。一起内置的短路和过流维护的电路能够在低至100ns的时刻来呼应,然后也前进了体系的牢靠性。

第三,阻隔驱动器UCC5870系列能够供给高达15A的峰值电流的驱动才能,这也意味着客户不需要再外加额定的功率放大电路,它也能够保证整个开关管能够进行十分高效的注册和关断,然后到达更高的功率。UCC5870能够在200ns的时刻内进行短路维护,一起共模抑制比做到了150V/ns,在业界都是十分高的一个水平。更高的共模抑制比意味着TI的芯片能够在更恶劣的噪声环境下能够坚持牢靠的通讯,一起也能够保证能够正确地驱动开关管进行相应的动作,然后到达更高的体系级牢靠性。

第四,温度传感器TMP126这款产品能够在全温度范围下(-40℃~+175℃)的环境温度下作业,一起它的采样精度能够高达正负0.3度。这么高的精度对体系的含义在于越高的温度传感器精度,能够协助客户在规划整个体系的时分留有更小的规划余量。一起,在做体系动态的一些温度补偿时,精度能够更高,也有助于最大化地前进体系的功率。别的,其数字接口内置的循环冗余校验功用,也能保证在高噪声的电磁环境下能够牢靠地进行通讯。



周东宝还特别介绍了TI有两种途径来协助客户简化功用安全体系规划的开发和认证作业:

榜首,TI能够供给契合功用安全规范的产品,比方阻隔驱动器UCC5870,是依照TI经过TÜV SÜD认证的功用安全产品开发流程所开宣布的产品。“关于这款产品,咱们能够供给十分完好的功用安全相关的文档,比方FMEDA、功用安全手册、FIT值等。”周东宝表明。而关于大多数常用的信号链的产品,如简略的电源和信号链产品,TI则能够供给整个器材功用安全的FIT值,以及它失效形式的散布等等这些技能文档,协助客户进行功用安全的规划。

第二,为了加快客户产品的开发时刻,TI跟TÜV SÜD协作,也开发了功用安全等级更高能够到达ASIL D的集成牵引驱动器和DC/DC直流变换器的整个晋级计划。TIDM-02009相关的一些材料、规划文档等数据也都能够在TI的官网上找到。这个参阅规划运用了TI最新的C2000系列MCU以及UCC5870阻隔驱动器,它能够完成高达2万转每分钟的转速,以及2 MHz的开关频率。

最终,周东宝总结了TI动力总成体系集成解决计划的优势。首要,集成解决计划功率密度高,整个体系功率能够到达98%。其次,经过运用TI的产品的技能,协助客户进行热功用方面的优化,以及确诊、维护等等电路的一些规划,TI能够进步整个电路的牢靠性。三是,经过运用TI的产品,能够运用更少的器材、更小的解决计划和尺度来将整个体系的本钱进行大规划地下降。四是,TI供给了多种计划来简化客户的功用安全认证,比方高达ASIL D级的合规认证作业。

动力总成集成计划运用事例

 

TI的协作伙伴深圳威迈斯新动力股份有限公司副总裁兼上海子公司总司理韩永杰同享了他对电动轿车商场的观点,以及与TI协作开发的两个有用事例。

在他看来,这几年新动力轿车行业开展十分敏捷,一起电力电子在新动力轿车的带动之下,也产生了许多新的技能的方向和趋势。“现在电动轿车的开展有两个十分显着的趋势,一是进步功用;二是下降本钱,削减产品的体积和种量。”韩永杰表明。

首要,他介绍了其OBC和DC/DC集成的解决计划。现在商场上有两种集成方法,一种是物理集成,它是把OBC和DC从物理的两个盒子放在一个盒子里,是接插件共用的概念。

“威迈斯的磁集成是一个更深等级的一个集成的方法,最主要是选用软件和硬件深度结合的方法来同享许多电力电子器材,包含同享变压器。其次是同享电力电子器材,也跟TI的产品有很深的结合。由于集成对整个产品的施行操控还有产品的精度要求都十分高,C2000系列也在这里扮演一个很重要的人物。”韩永杰表明。




韩永杰以为,从未来的趋势来讲,整个动力体系应该是要趋向于一个集成。现在或许存在着三块,即OBC、DC/DC和PDU集成,电机和减速机。“从未来的开展来讲,实际上还要进一步地集成。威迈斯在这一块做了许多作业,咱们在运用这一块也是跟TI在做深度的协作,尤其是C2000和UCC5870驱动芯片,运用在咱们的产品上。”他对媒体表明。



结语

 

总归,现在混合动力轿车和电动轿车商场还在快速增加中,但商场能否持久增加下去,仍是取决于本钱的下降,以及在顾客更够负担得起的价格下,轿车厂商及其供应链企业依然有利可图,而集成解决计划不失为一个好的应对之策。
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