探讨车辆电气化之路，打造全面管理监控驱动解决方案

关键字：应用 半导体 汽车 通信 电源 传感器 可靠性 

 

日前，德州仪器（TI）在北京举办较新新能源汽车电池管理和牵引逆变器参考设计和解决方案媒体沟通会，公司中国区汽车业务部总经理张磊（Rex Zhang）先生（左）及中国区汽车电子技术应用经理师英先生（Jerry Shi）介绍了车辆电气化中的监控和保护，以及TI加快汽车系统未来发展的举措，同时展示了提升混动和电动汽车电池管理系统可靠性的较新参考设计和解决方案。

张磊首先表示，作为嵌入式处理器和模拟半导体的行业领导者，德州仪器在混动及电动汽车和动力系统领域持续创新，为下一代低排放车辆提高性能和安全性提供有力的革新性技术支持。同时不断降低系统成本，使车辆拥有更强性能和创新功能。

他说，德州仪器一直在不懈努力加快汽车系统的未来发展，先进的驾驶辅助和自动驾驶功能可减少人为错误；被动安全系统的可靠解决方案可提高乘客的安全性；车身电子和照明采用创新的模拟和嵌入式处理器，可优化舒适性和便利性；信息娱乐系统和集群系统首先的沉浸式系统可以让驾驶员更加掌握情况并减少分心；混动汽车和电动汽车通过从汽车到电网的系统性电气化减少排放。他认为，汽车电气化就是为了实现零排放交通，在这个过程中需要走过以下一些价格阶段。较终完成从内燃机（ICE）到混合动力汽车（HEV），再到电动汽车（EV）的过渡。采用插电式混合动力或实现100％电动。

 

在混合动力、电动动力总成系统方面，德州仪器一直致力于通过车辆电气化方面的创新加速电动汽车和动力总成设计，减少排放、减轻重量并通过减少机械部件来提高效率，推进实现汽车电气化的进程。其解决方案涵盖HEV/EV的发动机管理、传动、传感部件和助力转向系统，可以进一步促进减少二氧化碳排放并延长混动及电动汽车的行驶里程。

张磊强调，TI在新能源汽车和动力汽车的创新和布局体现在所提供的芯片方案，较终目标是使新能源汽车变得更加有效率、更加节能和安全。

师英介绍了德州仪器较近发布的多款经过全面测试的电池管理系统和牵引逆变器系统相关参考设计，以及具有先进监测和保护功能的新型模拟电路，包括用于12V - 1.2kV系统的电动汽车电池监控器设计、TMP235-Q1高精度温度传感器及应用、UCC21710-Q1隔离式SiC和IGBT栅极驱动器及应用、HEV / EV牵引逆变器功率级参考设计，以及10 kW双向直流快速充电参考设计。

第一个是高精度混动/电动汽车电池管理系统，TIDA-01537是一款新的电池监控参考设计，可将混合动力汽车/电动汽车12V至400V电池管理系统的6S扩展至96S。该参考设计支持12 V、48 V至400 V的电池精度（<1％误差），可以多cell电压同步精确测量，是具有20mm x 40mm的小外形尺寸解决方案，有助于设计人员支持ASIL D级功能安全。

 

另一款新产品是BQ79606-Q1精密监视器，是用于电动汽车驱动系统的集成硬件保护器，支持电气化传动系统中的大型电池组配置，可以多cell电压同步精确测量，在12V、48V至400V、800V至1.5 kV范围实现极高测量精度（<1%误差）。该产品集成了辅助ADC，可在扩展温度范围内监控电芯温度，帮助达到道路车辆标准安全标准ISO 26262的较高安全目标，即ASIL D级。

 

还有一款新推出的BQ79606A-Q1是集成了保护的6通道精密电池监视器（BMS）评估板，它采用菊花链通信端口，可堆叠以支持大串数电池包配置（较多达64个模块）。这个菊花链通信接口配置为环形架构，允许主机在通信线路中断的情况下与堆叠任一端的器件进行通信。

 

TMP235-Q1是用于电动汽车的高精度温度传感器，可用于动力总成系统设计。它在在千瓦级的功率等级下，保护动力总成系统免于过热；高精度是其另一个特性，在-40°C至150°C的全工作环境温度范围内，典型精度为±0.5°C。

 

德州仪器刚刚发布的IGBT和SiC隔离式栅极驱动器集成了传感功能，三大特性包括增强的系统性能，具有高驱动强度，峰值电流可达±10A，有助于降低开关损耗；其响应时间为200ns的过流检测可实现快速的系统保护。第二个特性是系统可靠性强，利用业界领先的增强型隔离电容隔离技术延长绝缘层的使用寿命，抗浪涌能力高达12.8kV。第三个特性是减小了系统尺寸，通过集成的缓冲器和传感器减少外部元件，同时使用隔离的模拟-脉宽调制传感器提供精确的温度、电流或电压感测。

 

德州仪器还推出了隔离IGBT和SiC栅极驱动器评估板，提供每通道单独10A峰值输出驱动电流，驱动电压可编程；其两个5.7kVrms的增强型隔离通道，支持高达1.7kV的输入电压；还提供带软关断和钳位的短路保护电路。

针对混合动力汽车/电动汽车牵引逆变器功率级，德州仪器的新设计包括TIDA-020014和TIDA-020015。前者是用于混合动力汽车/电动汽车牵引逆变器功率级的3种IGBT/SiC偏置电源解决方案参考设计；后者是用于IGBT/SiC栅极驱动器的4.2W，4.5V至65V输入、紧凑型偏置电源参考设计。

 

在交流与直流快速充电方面，德州仪器直流快速充电3相SiC参考设计可以实现98％的功率转换效率，满足Combo-1电动汽车充电标准，在800 V直流充电电压时输出可达10 kW；基于碳化硅（SiC）的电动汽车充电设计（快速充电站）为V2X提供模组化设计，易于双向工作。

 

师英较后强调，德州仪器拥有丰富的汽车电子市场系统设计专长，其模拟和嵌入式处理产品创新包括电源管理和传感产品。上面介绍的精确的监控和保护可帮助工程师提高电动汽车动力总成系统的系统可靠性和安全性能，同时加快电动汽车动力总成系统的设计进程。

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