汽車傳動(dòng)系統(tǒng)電氣化提升，需要怎么做？

汽車領(lǐng)域所有有關(guān)該電氣化討論的內(nèi)容都有什么？已有很多介紹電池的文章，尤其是 48V 及 400V 鋰離子電池與 12V 鉛酸電池，以及隨負(fù)載要求增加其在一臺(tái)汽車中共存所具有的挑戰(zhàn)性。傳動(dòng)系統(tǒng)中的牽引電機(jī)、轉(zhuǎn)向、車載充電、壓縮機(jī)以及再生制動(dòng)等這些負(fù)載需要 1kW 以上的電源，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前的需求。

處理信息娛樂、儀表盤和安全應(yīng)用中使用的傳統(tǒng) 12V 電池負(fù)載很有挑戰(zhàn)性，因?yàn)閷?duì)于汽車來說它既低效又繁重，需要大量線束來處理大電流。在傳統(tǒng) 12V 鉛酸電池提供的穩(wěn)定電壓（高于 12V)下運(yùn)行這些負(fù)載，可顯著降低功耗、接線復(fù)雜性以及整體系統(tǒng)重量。這就是要在混合動(dòng)力汽車和 ICE 汽車中使用 48V 鋰離子電池、在電動(dòng)汽車中使用 400V 鋰離子電池的所在。更大的電壓就意味著傳輸相同的能量電流更低，也就意味著更低的功耗，從而可減少對(duì)大量電線的需求。這就是為什么在以極高效率傳輸電源的同時(shí)，這兩種電池需要共存。

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混合動(dòng)力汽車充電器系統(tǒng)方框圖

由于需要實(shí)現(xiàn)高效率，需要使用不同的電池并實(shí)現(xiàn)更大功率，因此采用開關(guān)模式電源 (SMPS) 的高效能量傳輸調(diào)節(jié)系統(tǒng)比過去的線性穩(wěn)壓器更具誘惑力。SMPS 有助于應(yīng)用在導(dǎo)通及關(guān)斷狀態(tài)下工作，理論上其可實(shí)現(xiàn) 100% 的能量傳輸效率。隨著電源電子開關(guān)的進(jìn)步，使用 SMPS 概念可幫助汽車制造商努力達(dá)到這些要求。

那么，SMPS 如何工作？開關(guān)可通過脈寬調(diào)制 (PWM) 技術(shù)打開和關(guān)斷。這些開關(guān)可在高開關(guān)頻率下工作，可使電源轉(zhuǎn)換器不那么笨重、尺寸更小。PWM 可使用一個(gè)模擬或數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)，后接一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器電路，用來提供適當(dāng)?shù)碾姾?a target="_blank">開關(guān)電源設(shè)備，并在正確的工作電壓下工作。柵極驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異性能與效率的電源系統(tǒng)。

控制器的選擇主要取決于汽車的要求，需要考慮成本、靈活性、集成度、可靠性和固件寫入可用性（對(duì)于數(shù)字控制器而言）。同樣，柵極驅(qū)動(dòng)器的選擇取決于驅(qū)動(dòng)器電流、最大允許工作電壓、速度（減少傳播延遲）以及成本更低的組件數(shù)量（單通道與橋接驅(qū)動(dòng)器）及隔離等。德州儀器 (TI) 有幾款模擬及數(shù)字汽車認(rèn)證控制器（在模擬與數(shù)字之間進(jìn)行選擇時(shí)閱讀本文）以及運(yùn)行 SMPS 開關(guān)的業(yè)界最快柵極驅(qū)動(dòng)器。