电动汽车是汽车行业近年来发展的关键话题和重要方向,在麦肯锡报告中显示,预计到2030年,电动汽车充电基础设施需要累计投资500亿美元(不包括电网升级)才能支持PHEV(插电式混合动力电动汽车)和BEV(纯电动汽车)当前的增长轨迹。

 

因此,在当前现状下,48V轻型混合动力电动汽车(MHEV)成为近年来发展起来的一种新的节能车型,越来越多的主机厂计划或推出了MHEV。

 

MHEV有诸多优点,只需要在车辆结构上进行步进变化,把传统汽车原有的引擎启动机兼做发电机;其系统电压较低因而比较安全;轻混电动车使用48V电机驱动系统,可以有效降低车辆的碳排放,适合节低碳环保的全球理念和法规。

 

可以理解为,48V MHEV可以在解决里程焦虑的同时不增加太多成本,既满足现有需求,又让消费者向电气化未来迈出了一步。

 

电机驱动系统如何满足OEM需求? 

德州仪器 (TI) 电机驱动器业务部门总经理Kannan表示,想要实现MHEV的汽车电气化,电机驱动系统的“小尺寸、安全性、大功率以及耐受性”成为设计人员不得不满足的要求。

 

  • 小尺寸:在整车功能愈发增长的背景下,电路板的空间是有限的,小尺寸能够让更多器件集合在电路板上,这样才能更好满足电机驱动的要求。
  • 安全性:车规级产品普遍相对普通产品拥有更高的要求,需要在设计中遵循汽车安全完整性等级ASIL D的系统级功能安全性。
  • 大功率:大功率器件能够在有限空间中驱动更高功率器件,帮助更好实现电气化。
  • 耐受性:由于汽车场景普遍在条件中相对较为恶劣,特别对温度和压力拥有更高的要求。

 

在此产品要求和市场趋势之下,TI推出了一款针对轻混电动车的无刷直流(BLDC)电机驱动器DRV3255-Q1。

 

Kannan向媒体介绍了DRV3255-Q1方案的特点和优势:

 

1、集成:DRV3255-Q1与现有的三相48V BLDC电机驱动器相比,可将PCB空间减少多达30%。

 

DRV3255-Q1是一款先进的三相48V BLDC电机驱动器,集成了高侧和低侧主动短路逻辑,从而省去了外部晶体管和控制逻辑。这款全新的电机驱动器通过集成主动短路逻辑和动态故障响应,帮助设计人员简化了设计,同时缩小48V电机驱动系统的布板空间并降低物料清单成本。

 

借助DRV3255-Q1实现尺寸更小的电机驱动器系统设计

 

2、功能安全:TI的功能安全合规型电机驱动器可帮助实现符合ASIL D要求的MHEV系统,并根据ISO26262要求进行设计。

 

考虑到功能安全性,DRV3255-Q1的设计采用了TI经认证的功能安全硬件开发流程,并包含内置的安全机制和文档(如故障模式、影响和诊断分析以及功能安全手册)。除针对器件内部故障模式的安全机制外,数字输入/输出引脚还可以承受75V的绝对最大额定值,保护DRV3255-Q1免受外部12V电源过压的影响,简化ISO 26262、ASIL D级合规性认证。

 

 

此外,DRV3255-Q1还符合AECQ-100 0级标准,可在-40摄氏度到150摄氏度的宽温度范围下应用。

 

3、功率:为轻混电动车(MHEV)的大功率电机系统提供超高的栅极驱动电流,Kannan强调TI能够为轻混电动车提供高达30KW的电机功率

 

4、保护:通过0级认证保护48V起动机发电机系统免受瞬态影响。Kannan表示,TI在侦测和保护设计当中有很多的考量,能够使器件稳定可靠。

 

DRV3255-Q1利用主动短路逻辑功能,系统设计人员可以根据系统需求灵活地布置MOSFET连接,并防止由于过压导致的系统故障。在过压情况下,动态故障响应会自动将电机驱动器切换至主动短路模式,保护48V动力总成系统免受高达95V电压的开关瞬态和负载突降影响,从而在优化系统性能的同时保护车辆的电机和电气部件免受过压应力的影响。

 

5、响应时间:DRV3255-Q1具有超高的输出功率水平,可缩短48V电机驱动系统的响应时间,使重型车辆也可以在停车后更快地加速行驶。对于要求高达600A电流的电机,DRV3255-Q1可提供更高的栅极驱动电流,直接驱动栅极电荷高达1,000nC的MOSFET。

 

DRV3255-Q1优势一览

 

结语

48V轻混电动车的发展对电机驱动系统提出了更高的要求和新的应用领域,相同的,一代代新的电机驱动产品的推出又在反哺MHEV市场的增长空间和行业信心,相辅相成。

 

期待在轻混电动车的市场上,产业链各企业能够共同发力,为消费者带来更好的产品和使用体验。