電動交通工具泛指使用高壓電池和電動馬達進行推進的車輛。與僅用內(nèi)燃機（ICE）提供動力的汽車相比，這種技術(shù)的優(yōu)勢在于電動馬達在產(chǎn)生扭矩（特別是在加速過程中）時要比ICE高效得多。另外，電動汽車可以在行車時回收動能，而其它汽車只能以熱量的形式損耗掉。

正如亨利福特于1923年所說：“即使僅節(jié)省幾磅的汽車重量……也意味著它們能開得更快，并且消耗更少的燃料。”這個永恒真理正是鋰電池化學(xué)產(chǎn)業(yè)憑借更高比能（焦耳/千克）引領(lǐng)世界向下一代更具重量效益、插電式電動汽車發(fā)展的理由。

但我們對筆記本電腦的鋰離子電池爆炸案記憶猶新，當(dāng)再度考慮到電動汽車電池更大的總能量時，該事件更是被進一步放大。這方面的顧慮及其它因素促進了高度智能的電池管理系統(tǒng)（BMS）的發(fā)展。這種電池管理系統(tǒng)需要與大功率電池充電系統(tǒng)通訊來滿足諸如安全、成本、電池壽命、汽車行程（又名里程焦慮）和整夜充電等要求——為了達到更低的碳排放和更高的燃油經(jīng)濟性需要做出的所有痛苦讓步。

隨著汽車OEM廠商對下一代電池管理和充電系統(tǒng)要求的確 定，半導(dǎo)體公司正在推進預(yù)期能夠滿足這些要求的產(chǎn)品開發(fā)。本文將要討論與插電式混合動力汽車（PHEV）中的大功率（3kW）、脫機式電池充電器的開發(fā)相關(guān)的設(shè)計要求、架構(gòu)和挑戰(zhàn)，并展示為何要為這類應(yīng)用建立數(shù)字電源架構(gòu)。

電動汽車設(shè)計環(huán)境

混合動力汽車（HEV）與新興的PHEV汽車不同，它們使用較低容量的電池和電動馬達輔助主要ICE加速。這種混合扭矩加上再生制動能力可進一步改善燃油利用率，并減少碳排放。

然而，減少排放還不能完全滿足針對汽車零排放的最新法律要求。因此，作為新興汽車，PHEV的動力完全來自于潔凈電網(wǎng)能量。

所謂的串聯(lián)電動汽車與并聯(lián)HEV不同，不從兩種來源混合扭矩。所有推進扭矩來自更大的電動馬達，一般大于80kW。在某些情況下會增加一個性能經(jīng)過優(yōu)化 的小型里程延伸ICE，用于解決純電動汽車電池的里程限制問題。ICE用作發(fā)電機給電動馬達供電，并給電池充電。不管是在PHEV還是HEV中，增加高壓電池和電動馬達從根本上改變了汽車的電氣、機械和安全系統(tǒng)。因此最終需要復(fù)雜和高度智能的功率電子和電池管理系統(tǒng)。

電池設(shè)計挑戰(zhàn)

過去100年內(nèi)，工程師已經(jīng)將汽油推進系統(tǒng)改進得十分完善。現(xiàn)在，OEM及其供貨商一改過去的方式，開始組成聯(lián)盟，突破常規(guī)，集中力量優(yōu)化電動推進系統(tǒng)。

但電動推進的高成本表現(xiàn)在產(chǎn)品開發(fā)和組件復(fù)雜度方面，需要用復(fù)雜和容錯性的汽車智能和功率電子系統(tǒng)連續(xù)管理數(shù)十千瓦的功率。

考慮在傳統(tǒng)汽油動力汽車中測量油量的簡單任務(wù)。根據(jù)具體的汽車，油量表可能只是由連接到一個發(fā)送部件的加熱線圈驅(qū)動的雙金屬條。而在電動汽車中，‘油箱’是由串聯(lián)/并聯(lián)著的許多電池單元（可能100節(jié)或以上）組成的高壓電池。對電荷狀態(tài)（SOC）的精確判斷要求對每節(jié)電池進行精確的電壓測量（在幾毫伏 內(nèi)）。

集中和高度智慧的控制機制可以滿足模擬技術(shù)不容易解決的許多問題。

更先進的微控制器整合有協(xié)處理器（控制律加速器）和多個高分辨率脈寬調(diào)變器（PWM），前者用于加速控制環(huán)路傳輸函數(shù)的運算，后者能夠控制功率開關(guān)在 150ps內(nèi)。這種架構(gòu)能夠動態(tài)適應(yīng)線路和負(fù)載的變化，記錄系統(tǒng)操作參數(shù)數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)前瞻性的無差錯算法，同時通過地氣隔離的控制局域網(wǎng)絡(luò)智能地連接所有 其它汽車子系統(tǒng)。

最近在數(shù)字電源方面的發(fā)展使得這種方法更加可行，更具成本效益、可擴展性，并且更適合電動汽車中的大功率多相位應(yīng)用。

有經(jīng)驗的軟件設(shè)計師可以免費使用針對數(shù)字補償和實際上每種電源拓?fù)涞拇笮颓铱蓴U展模塊化軟件庫進行整合；另外還能獲得與數(shù)字和模擬電源解決方案作對比的測試報告。

想要了解更多關(guān)于電動汽車設(shè)計研發(fā)方面的最新資訊還請關(guān)注即將于8月30日開展的中國汽車電子技術(shù)展覽會預(yù)展Automotive World 2016，本展涵蓋了汽車電子技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、EV/HEV/FCV技術(shù)、汽車輕量化技術(shù)、以及汽車配件加工技術(shù)等重要領(lǐng)域話題。豐田、日產(chǎn)、本田、馬自達、三菱、通用、現(xiàn)代、博世、電裝等來自世界各國的汽車廠商及代理商都是展會重要嘉賓。此次進駐中國，Automotive World將面向中國市場，從設(shè)計到制造高質(zhì)量呈現(xiàn)汽車電子的前沿技術(shù)與應(yīng)用。

Automotive World China 2016參觀預(yù)登記：

https://ali2.infosalons.com.cn/vscenter/visitor/login.aspx?&exh=EFVRPYQL

參觀熱線：

國內(nèi)觀眾：4006505611或86-10-5763 1818； 國際觀眾：86-21-2231-7142

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