德州儀器分享加快汽車(chē)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展舉措 同時(shí)發(fā)布參考設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品

傳統(tǒng)汽車(chē)正在經(jīng)歷新的變革，業(yè)界稱(chēng)之為新三化，也有新四化的提出，無(wú)論怎么定義始終離不開(kāi)更節(jié)能、更智能、更安全的變革焦點(diǎn)。汽車(chē)離不開(kāi)電子元器件，其發(fā)展速度越快為電子元器件公司帶來(lái)的挑戰(zhàn)就越大，與此同時(shí)又為各半導(dǎo)體公司帶來(lái)更多新的機(jī)遇。德州儀器（TI）作為嵌入式處理器和模擬半導(dǎo)體的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，在全球30多個(gè)國(guó)家擁有10萬(wàn)多客戶(hù)，為市場(chǎng)提供著10萬(wàn)余種產(chǎn)品。了解TI的人都知道，近年來(lái)他們不但提供安全可靠的元器件產(chǎn)品，同時(shí)為市場(chǎng)提供更優(yōu)秀的系統(tǒng)解決方案。今年剛好是TI汽車(chē)事業(yè)部發(fā)展的第35個(gè)年頭，正逢汽車(chē)行業(yè)新的變革，TI的目標(biāo)是致力于為新能源汽車(chē)和動(dòng)力汽車(chē)提供更加高效、節(jié)能和安全的解決方案。前不久在以車(chē)輛電氣化為主題的發(fā)布會(huì)上，TI中國(guó)區(qū)汽車(chē)業(yè)務(wù)部總經(jīng)理張磊先生及中國(guó)區(qū)汽車(chē)電子技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理師英先生和媒體朋友們分享了TI在加快汽車(chē)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展舉措，同時(shí)一口氣發(fā)布了5款參考設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品。其中包括：

–混動(dòng)、電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)

–TMP235-Q1高精度溫度傳感器

–UCC21710-Q1隔離式SiC和IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器

–混動(dòng)、電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器功率級(jí)參考設(shè)計(jì)

–適用于直流快速充電，基于SiC的3相雙向電源變換參考設(shè)計(jì)

TI在汽車(chē)電子系統(tǒng)中的發(fā)展

TI中國(guó)區(qū)汽車(chē)業(yè)務(wù)部總經(jīng)理張磊先生表示，TI在新能源汽車(chē)和動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，在傳統(tǒng)被動(dòng)安全系統(tǒng)上如ABS和安全氣囊TI有非常龐大的市場(chǎng)份額。伴著汽車(chē)電子化的不斷演進(jìn)，更智能、更安全，更節(jié)能的汽車(chē)已然成為新的發(fā)展趨勢(shì)。張先生說(shuō)，先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛功能，可以減少人為錯(cuò)誤，在這里TI除了自動(dòng)泊車(chē)、盲點(diǎn)檢測(cè)功能外，還致力于提供無(wú)人駕駛4級(jí)以及更高技術(shù)的研發(fā)和儲(chǔ)備；在車(chē)身電子和照明方面，張先生說(shuō)創(chuàng)新的模擬和嵌入式處理器，可優(yōu)化舒適性和便利性， TI有眾多方案應(yīng)用在LED燈上，在照明方面TI有獨(dú)創(chuàng)且獨(dú)有的技術(shù)，可以提供整個(gè)汽車(chē)業(yè)內(nèi)唯一的100萬(wàn)像素的前燈方案；當(dāng)今最為流行的沉浸式的信息娛樂(lè)系統(tǒng)和集群系統(tǒng)，可以讓駕駛員掌握更多道路狀況并減少分心。未來(lái)會(huì)有更多的TI DLP抬頭顯示配裝，集娛樂(lè)、導(dǎo)航相結(jié)合，使得整個(gè)駕乘體驗(yàn)和駕駛安全性得到更高提升；在新能源汽車(chē)和動(dòng)力汽車(chē)的創(chuàng)新領(lǐng)域，在零排放交通之路上TI致力于提供高性能、安全性的創(chuàng)新技術(shù)和方案。

張先生提到，在汽車(chē)電氣化演進(jìn)的道路上，其中電力動(dòng)力輸入系統(tǒng)、DC/DC板上電源管理系統(tǒng)、電池管理充放電，電池管理的精度測(cè)量、板上的充電系統(tǒng)，是純電和混動(dòng)汽車(chē)四大重要?jiǎng)恿σ?，是保證整個(gè)系統(tǒng)能夠高效、節(jié)能、綠色、運(yùn)營(yíng)的根本。

他認(rèn)為，汽車(chē)電氣化就是為了實(shí)現(xiàn)零排放交通，最終實(shí)現(xiàn)從內(nèi)燃機(jī)（ICE）到混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV），再到電動(dòng)汽車(chē)（EV）的過(guò)渡。TI的解決方案涵蓋HEV/EV的發(fā)動(dòng)機(jī)管理、傳動(dòng)、傳感部件和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過(guò)車(chē)輛電氣化方面的創(chuàng)新加速電動(dòng)汽車(chē)和動(dòng)力總成設(shè)計(jì)，減少排放、減輕重量并通過(guò)減少機(jī)械部件提高效率。

基于BQ79606的最新研發(fā)

參考設(shè)計(jì)：高精度混動(dòng)/電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)

具體內(nèi)容，我們來(lái)聽(tīng)聽(tīng)德州儀器（TI）中國(guó)區(qū)汽車(chē)電子技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理師英的詳細(xì)解讀。

師先生介紹，這款高精度混動(dòng)/電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)是基于TIBQ79606-A新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)而做的提升，支持從12V電池系統(tǒng)到400V電池系統(tǒng)，甚至可以擴(kuò)展到800V，這種可堆疊的設(shè)計(jì)，為電池系統(tǒng)提供評(píng)估、快速搭建的參考系統(tǒng)工具。與上一代產(chǎn)品相比，對(duì)于多個(gè)電池核心，該設(shè)計(jì)可以做到電壓測(cè)量同步進(jìn)行。回顧上一代產(chǎn)品，師先生說(shuō)，上一代的產(chǎn)品可以測(cè)量16通道的電壓，這16通道電壓是通過(guò)一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)把其分時(shí)間切入到同一個(gè)ADC核心進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而新一代產(chǎn)品的每個(gè)通道均是對(duì)應(yīng)一個(gè)單獨(dú)的ADC，可以同步采樣。提供便利性的同時(shí)提升了更高的精度。是一款具有20mm x 40mm小外形尺寸解決方案，有助于設(shè)計(jì)人員支持ISO26262 ASIL D級(jí)功能安全。

新產(chǎn)品：BQ79606-Q1精密監(jiān)視器

BQ79606-Q1是一款精密監(jiān)視器，具有用于電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成硬件保護(hù)器。通過(guò)菊花鏈的技術(shù)推疊，支持電氣化傳動(dòng)系統(tǒng)中的大型電池組配置。從48Ｖ、400V、800V甚至1.5KV電池包的模組?？梢赃_(dá)到小于1％的電壓測(cè)量精度，師先生表示，這是一個(gè)非常高的指標(biāo)。另外，在電芯電壓測(cè)量上，做到每個(gè)通道同步工作。除了每個(gè)BQ79606里單獨(dú)的電芯、電壓測(cè)量的ADC外，還有獨(dú)立輔助的ADC，可以提供單獨(dú)溫度測(cè)量通道。該芯片中的電芯電壓測(cè)量，溫度測(cè)量以及通訊三個(gè)部分均可以滿足ISO26262 ASIL D安全等級(jí)。

新評(píng)估板：集成保護(hù)的6通道精密電池監(jiān)視器（BMS）

TI推出的BQ79606－Ｑ1評(píng)估板，具有集成保護(hù)的6通道精密電池監(jiān)視器，通過(guò)菊花鏈的通訊端口，可以支持最多64個(gè)模塊的堆疊。該評(píng)估板售價(jià)199美元。

TMP235-Q1：高精度溫度傳感器

據(jù)師先生介紹，這款TMP235-Q1高精度溫度傳感器可以在千瓦級(jí)的功率等級(jí)下保護(hù)動(dòng)力總成系統(tǒng)免于過(guò)熱所帶來(lái)的損失。他講到，TPM235-Q1目前是TI溫度傳感器中精度最高的一款芯片，在-40到150°C工作溫度范圍內(nèi)提供±0.5°C的溫度測(cè)量精度。

集成傳感功能的IGBT和碳化硅（SiC）隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器

新能源汽車(chē)向著更安全、更綠色、更節(jié)能的方向發(fā)現(xiàn)，從整個(gè)汽車(chē)設(shè)計(jì)系統(tǒng)挑戰(zhàn)來(lái)看，如何持續(xù)提高功率密度，提高功率使用的效率，一直是設(shè)計(jì)師面對(duì)的挑戰(zhàn)。TI的UCC21710-Q1是一款I(lǐng)GBT和碳化硅（SiC）隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器集成了傳感功能。據(jù)有以下幾大特點(diǎn)：一是驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度高，可以提供峰值達(dá)到±10A的驅(qū)動(dòng)電流，降低開(kāi)關(guān)損耗，其響應(yīng)時(shí)間為200ns的過(guò)流檢測(cè)可實(shí)現(xiàn)快速的系統(tǒng)保護(hù)；二是UCC21710-Q1具有增強(qiáng)型的隔離技術(shù)，延長(zhǎng)絕緣層的使用壽命，抗浪涌能力高達(dá)12.8KV；三是高集成度，TI將緩沖器和傳感器集成到一起，減少了外部元件，同時(shí)使用隔離的模擬－脈寬調(diào)制傳感器提供精確的溫度、電流或電壓感測(cè)。

TI已經(jīng)推出該驅(qū)動(dòng)器的評(píng)估板，售價(jià)99美元。該評(píng)估板提供每通道單獨(dú)10A峰值輸出驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)電壓可編程；其兩個(gè)5.7kVrms的增強(qiáng)型隔離通道，支持高達(dá)1.7kV的輸入電壓；還提供帶軟關(guān)斷和鉗位的短路保護(hù)電路。

混動(dòng)、電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器功率級(jí)參考設(shè)計(jì)

另外，TI還推出了TIDA-020014和TIDA-020015新的參考設(shè)計(jì)，前者是用于混合動(dòng)力汽車(chē)/電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器功率級(jí)的3種IGBT/SiC偏置電源解決方案參考設(shè)計(jì)；后者是用于IGBT/SiC柵極驅(qū)動(dòng)器的4.2W，4.5V至65V輸入、緊湊型偏置電源參考設(shè)計(jì)。

新產(chǎn)品：65V輸入，集成100V/1.5A FET的PSR反激式轉(zhuǎn)換器 LM5180-Q1

師先生向大家介紹了該反激式轉(zhuǎn)換器的幾大特點(diǎn)，其一是該轉(zhuǎn)換器具有高集成度，內(nèi)部包含100V/1.5A的開(kāi)關(guān)管，外部無(wú)需功率級(jí)器件。無(wú)論從設(shè)計(jì)還是系統(tǒng)成本上都為客戶(hù)帶來(lái)有效的幫助；其二是無(wú)需單獨(dú)的光耦隔離器件或額外變壓器的繞組，在外圍電路上，做到簡(jiǎn)潔，減少面積；其三是具有線性度非常好的電源轉(zhuǎn)換效率。由12V汽車(chē)電池直接驅(qū)動(dòng)，降低中間電源軌發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。隨后師先生解釋到，之前市場(chǎng)上更多的電源設(shè)計(jì)為兩級(jí)電源變換，由12Ｖ－5Ｖ－DC/DC，如此不僅對(duì)電池電壓的穩(wěn)定性有一定的影響，同時(shí)為整個(gè)系統(tǒng)成本也帶來(lái)一定的負(fù)擔(dān)。

為應(yīng)對(duì)直流快速充電推出的三相Sic參考設(shè)計(jì)

目前比較常見(jiàn)的電動(dòng)汽車(chē)充電方式是一種交流充電系統(tǒng)，電網(wǎng)通過(guò)EVSE標(biāo)準(zhǔn)的充電樁，提供交流電壓（AC）進(jìn)去，通過(guò)OBS（ AC／DC轉(zhuǎn)換器），對(duì)電池組持續(xù)高壓電流進(jìn)行充電。充電器功率可達(dá)約1.44KW至22ＫＷ，充電時(shí)長(zhǎng)達(dá)5到15個(gè)小時(shí)。而另外一種直流快速充電系統(tǒng)，即從電網(wǎng)到直流快速充電樁，直接用高壓直流電源進(jìn)入到OBS里對(duì)電池組進(jìn)行充電。充電器功率在20KW至340ＫＷ，僅需15到30分鐘。如此快的速度，特別是將大功率注入電池，在安全方面帶來(lái)什么挑戰(zhàn)和如何應(yīng)對(duì)呢？師先生表示：“這樣的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)需要充電系統(tǒng)能夠提供更高的能量密度和電源轉(zhuǎn)化效率。從現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展方向來(lái)看，V2G是當(dāng)下或下一個(gè)技術(shù)發(fā)展的方向，即從電網(wǎng)到直流快速充電樁，提供了高壓直流電源進(jìn)去，旁路了汽車(chē)?yán)锏腛BC，直接用一個(gè)高壓直流電源進(jìn)入到OBS里對(duì)電池組進(jìn)行充電。要求我們的OBC和整個(gè)直流充電系統(tǒng)都要支持雙向的電源變換。“

為此，TI最新參考設(shè)計(jì)，是一個(gè)基于碳化硅的三相AC/DC雙向轉(zhuǎn)換。工作效率，電源轉(zhuǎn)換效率均可以達(dá)到98%。且基于碳化硅技術(shù)，在目前功率器件技術(shù)水平之上可以提供最大化的功率密度和能量密度，滿足Combo-1電動(dòng)汽車(chē)充電標(biāo)準(zhǔn)，800V直流充電可以輸出高達(dá)10kW的輸出功率。

師先生最后總結(jié)到，TI擁有豐富的電子汽車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)長(zhǎng)和經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品包括模擬和嵌入式處理，并且做到持續(xù)不斷的創(chuàng)新，今天發(fā)布的這幾款產(chǎn)品和方案均是朝著更高效，更安全，更環(huán)保的方向，為汽車(chē)走向零排放提供精密的監(jiān)控和保護(hù)。