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新型TI电机驱动芯片为混合动力汽车提供效率提升

2021年2月24日
德州仪器公司(Texas Instruments)表示,该集成电路可以将电动汽车电机周围系统的占地面积减少30%,并提供其所谓的最高栅极驱动电流功率输出,最高可达30千瓦。

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德州仪器公司推出了一种新的无刷直流(BLDC)电机驱动器,适用于从牵引逆变器到起动发电机等48v系统,为混合动力电动汽车(hev)带来更高的能源效率。

德州仪器公司(Texas Instruments)表示,该芯片可以将汽车电动马达周围系统的占地面积减少多达30%,并提供所谓的最高栅极驱动电流,以增加保护和功率输出。DRV3255-Q1具有功能安全性,可为电机提供高达30kw的功率,可减少卡车和其他重型车辆48v电力传输系统的延迟。

随着电动汽车时代的临近,汽车制造商们正在打造更节能的电动和电子(E/E)架构。全电动汽车(ev)的锂离子电池需要在踏板的推动下散发数千瓦的电能。为了提供所有必要的电力,制造商计划推出内部装有400至800 V系统的长途电动汽车。此外,他们还在对传统的12v系统进行补充,以设计新的48v轨道的混合动力电动汽车(hev)。

为了控制排放,汽车制造商正在推出一种所谓的“温和”混合动力汽车,这种汽车使用电动马达和小型电池,并辅以48v系统,以提高内燃机的运行效率。这也节省了燃料,包括车辆行驶里程数千美元的总成本。48v系统的更高电压也支持更高的电流,因此,更快的功率传输。

这些类型的汽车在完全停止时关闭发动机,并使用再生制动来给电池组充电,电池组用于为48v电动马达供电,从而重启发动机并运行额外的负载,比如动力转向系统。“完全”混合动力汽车还有另一个特点:纯电动驾驶。分析人士估计,48v系统可以将传统汽车的燃油经济性提高20%。

德州仪器公司表示,其新芯片是市场上第一个将高、低ide有源短路逻辑集成到48v系统的单芯片上的三相无刷直流电机驱动器。这有效地消除了使用外部晶体管或控制逻辑来驱动电动汽车的三相感应电动机的需要。这种类型的电动机使用三个交流(AC)电源,故意彼此不相。在混合动力汽车中,产生马达旋转的连续旋转磁场。

该公司表示,通过集成更多的系统保护和其他安全功能,芯片可以简化车辆的48v系统,节省PCB上宝贵的空间,并降低材料成本(BOM)。芯片在系统中的位置在电池和用于旋转电机的mosfet之间。德州仪器公司表示,DRV3255-Q1可以提供高达30kw的功率输出。

“48v系统是原始设备制造商(oem)实现减排目标的一步转变,同时还可以为先进的驾驶员辅助系统功能增加动力,并管理供暖、通风和空调系统等耗电负载。”Strategy Analytics的动力总成、车身、底盘和安全服务分析师阿西夫·安瓦尔(Asif Anwar)在一份声明中表示。

德州仪器表示,与市场上其他芯片相比,该芯片的功率输出水平更高,减少了48v系统的延迟。这使得卡车和其他重型车辆能够从完全停止开始加速。

该芯片通过提供3.5 A峰值“源”电流和4.5 A峰值“汇”电流,专门用于驱动需要高达600a电流的电机。它还可以承受高达90伏的瞬态过电压条件。德州仪器公司表示,该芯片的bootstrap架构可以减少功率损耗和内部栅极驱动器的自热。集成在IC中的电荷泵支持100% PWM占空比控制。

该芯片还具有抗电压峰值和其他电动汽车故障情况的能力,以保护其免受永久性损坏。该公司表示,它可以承受-40°C到150°C的温度范围。

德州仪器公司表示,新型集成电路将服从其功能安全开发过程。芯片集成了先进的安全功能,内部故障模式和系统诊断,以防止故障成为广泛的故障。它的车载安全功能和故障保护,满足ASIL-D的要求,这是ISO 26262标准中最先进的汽车功能安全级别。

有源短路特性也为客户提供了根据系统要求集成mosfet的灵活性。该设备的故障响应特性用于在过电压条件下自动接合有源短路模式,以防止系统故障。这有助于在提高系统性能的同时,保护电机和电子元件免受高压危险。

该公司表示,该芯片的设计还可以防止高达95v的电压峰值和其他瞬变现象,以及48v轨道上的负载转储情况,有效地避免了使用其他组件来保护它。

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