汽車傳動系統(tǒng)的電氣化提升的情況與原因

汽車領域所有有關該電氣化討論的內容都有什么？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，以及隨負載要求增加其在一臺汽車中共存所具有的挑戰(zhàn)性。傳動系統(tǒng)中的牽引電機、轉向、車載充電、壓縮機以及再生制動等這些負載需要 1kW 以上的電源，遠遠高于之前的需求。

處理信息娛樂、儀表盤和安全應用中使用的傳統(tǒng) 12V 電池負載很有挑戰(zhàn)性，因為對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）下運行這些負載，可顯著降低功耗、接線復雜性以及整體系統(tǒng)重量。這就是要在混合動力汽車和 ICE 汽車中使用 48V 鋰離子電池、在電動汽車中使用 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，這兩種電池需要共存。

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

那么，SMPS 如何工作？開關可通過脈寬調制 （PWM） 技術打開和關斷。這些開關可在高開關頻率下工作，可使電源轉換器不那么笨重、尺寸更小。PWM 可使用一個模擬或數(shù)字控制器實現(xiàn)，后接一個柵極驅動器電路，用來提供適當?shù)碾姾?a target="_blank">開關電源設備，并在正確的工作電壓下工作。柵極驅動器可實現(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（對于數(shù)字控制器而言）。同樣，柵極驅動器的選擇取決于驅動器電流、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（單通道與橋接驅動器）及隔離等。德州儀器 （TI） 有幾款模擬及數(shù)字汽車認證控制器（在模擬與數(shù)字之間進行選擇時閱讀本文）以及運行 SMPS 開關的業(yè)界最快柵極驅動器。

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