德州儀器分享加快汽車系統(tǒng)未來發(fā)展舉措 同時發(fā)布參考設(shè)計和新產(chǎn)品

傳統(tǒng)汽車正在經(jīng)歷新的變革，業(yè)界稱之為新三化，也有新四化的提出，無論怎么定義始終離不開更節(jié)能、更智能、更安全的變革焦點。汽車離不開電子元器件，其發(fā)展速度越快為電子元器件公司帶來的挑戰(zhàn)就越大，與此同時又為各半導(dǎo)體公司帶來更多新的機(jī)遇。德州儀器（TI）作為嵌入式處理器和模擬半導(dǎo)體的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，在全球30多個國家擁有10萬多客戶，為市場提供著10萬余種產(chǎn)品。了解TI的人都知道，近年來他們不但提供安全可靠的元器件產(chǎn)品，同時為市場提供更優(yōu)秀的系統(tǒng)解決方案。今年剛好是TI汽車事業(yè)部發(fā)展的第35個年頭，正逢汽車行業(yè)新的變革，TI的目標(biāo)是致力于為新能源汽車和動力汽車提供更加高效、節(jié)能和安全的解決方案。前不久在以車輛電氣化為主題的發(fā)布會上，TI中國區(qū)汽車業(yè)務(wù)部總經(jīng)理張磊先生及中國區(qū)汽車電子技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理師英先生和媒體朋友們分享了TI在加快汽車系統(tǒng)的未來發(fā)展舉措，同時一口氣發(fā)布了5款參考設(shè)計和新產(chǎn)品。其中包括：

–混動、電動汽車電池管理系統(tǒng)參考設(shè)計

–TMP235-Q1高精度溫度傳感器

–UCC21710-Q1隔離式SiC和IGBT柵極驅(qū)動器

–混動、電動汽車牽引逆變器功率級參考設(shè)計

–適用于直流快速充電，基于SiC的3相雙向電源變換參考設(shè)計

TI在汽車電子系統(tǒng)中的發(fā)展

TI中國區(qū)汽車業(yè)務(wù)部總經(jīng)理張磊先生表示，TI在新能源汽車和動力系統(tǒng)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，在傳統(tǒng)被動安全系統(tǒng)上如ABS和安全氣囊TI有非常龐大的市場份額。伴著汽車電子化的不斷演進(jìn)，更智能、更安全，更節(jié)能的汽車已然成為新的發(fā)展趨勢。張先生說，先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)和自動駕駛功能，可以減少人為錯誤，在這里TI除了自動泊車、盲點檢測功能外，還致力于提供無人駕駛4級以及更高技術(shù)的研發(fā)和儲備；在車身電子和照明方面，張先生說創(chuàng)新的模擬和嵌入式處理器，可優(yōu)化舒適性和便利性， TI有眾多方案應(yīng)用在LED燈上，在照明方面TI有獨創(chuàng)且獨有的技術(shù)，可以提供整個汽車業(yè)內(nèi)唯一的100萬像素的前燈方案；當(dāng)今最為流行的沉浸式的信息娛樂系統(tǒng)和集群系統(tǒng)，可以讓駕駛員掌握更多道路狀況并減少分心。未來會有更多的TI DLP抬頭顯示配裝，集娛樂、導(dǎo)航相結(jié)合，使得整個駕乘體驗和駕駛安全性得到更高提升；在新能源汽車和動力汽車的創(chuàng)新領(lǐng)域，在零排放交通之路上TI致力于提供高性能、安全性的創(chuàng)新技術(shù)和方案。

張先生提到，在汽車電氣化演進(jìn)的道路上，其中電力動力輸入系統(tǒng)、DC/DC板上電源管理系統(tǒng)、電池管理充放電，電池管理的精度測量、板上的充電系統(tǒng)，是純電和混動汽車四大重要動力引擎，是保證整個系統(tǒng)能夠高效、節(jié)能、綠色、運(yùn)營的根本。

他認(rèn)為，汽車電氣化就是為了實現(xiàn)零排放交通，最終實現(xiàn)從內(nèi)燃機(jī)（ICE）到混合動力汽車（HEV），再到電動汽車（EV）的過渡。TI的解決方案涵蓋HEV/EV的發(fā)動機(jī)管理、傳動、傳感部件和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，通過車輛電氣化方面的創(chuàng)新加速電動汽車和動力總成設(shè)計，減少排放、減輕重量并通過減少機(jī)械部件提高效率。

基于BQ79606的最新研發(fā)

參考設(shè)計：高精度混動/電動汽車電池管理系統(tǒng)

具體內(nèi)容，我們來聽聽德州儀器（TI）中國區(qū)汽車電子技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理師英的詳細(xì)解讀。

師先生介紹，這款高精度混動/電動汽車電池管理系統(tǒng)參考設(shè)計是基于TIBQ79606-A新能源汽車電池管理系統(tǒng)而做的提升，支持從12V電池系統(tǒng)到400V電池系統(tǒng)，甚至可以擴(kuò)展到800V，這種可堆疊的設(shè)計，為電池系統(tǒng)提供評估、快速搭建的參考系統(tǒng)工具。與上一代產(chǎn)品相比，對于多個電池核心，該設(shè)計可以做到電壓測量同步進(jìn)行。回顧上一代產(chǎn)品，師先生說，上一代的產(chǎn)品可以測量16通道的電壓，這16通道電壓是通過一個模擬開關(guān)把其分時間切入到同一個ADC核心進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而新一代產(chǎn)品的每個通道均是對應(yīng)一個單獨的ADC，可以同步采樣。提供便利性的同時提升了更高的精度。是一款具有20mm x 40mm小外形尺寸解決方案，有助于設(shè)計人員支持ISO26262 ASIL D級功能安全。

新產(chǎn)品：BQ79606-Q1精密監(jiān)視器

BQ79606-Q1是一款精密監(jiān)視器，具有用于電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的集成硬件保護(hù)器。通過菊花鏈的技術(shù)推疊，支持電氣化傳動系統(tǒng)中的大型電池組配置。從48Ｖ、400V、800V甚至1.5KV電池包的模組。可以達(dá)到小于1％的電壓測量精度，師先生表示，這是一個非常高的指標(biāo)。另外，在電芯電壓測量上，做到每個通道同步工作。除了每個BQ79606里單獨的電芯、電壓測量的ADC外，還有獨立輔助的ADC，可以提供單獨溫度測量通道。該芯片中的電芯電壓測量，溫度測量以及通訊三個部分均可以滿足ISO26262 ASIL D安全等級。

新評估板：集成保護(hù)的6通道精密電池監(jiān)視器（BMS）

TI推出的BQ79606－Ｑ1評估板，具有集成保護(hù)的6通道精密電池監(jiān)視器，通過菊花鏈的通訊端口，可以支持最多64個模塊的堆疊。該評估板售價199美元。

TMP235-Q1：高精度溫度傳感器

據(jù)師先生介紹，這款TMP235-Q1高精度溫度傳感器可以在千瓦級的功率等級下保護(hù)動力總成系統(tǒng)免于過熱所帶來的損失。他講到，TPM235-Q1目前是TI溫度傳感器中精度最高的一款芯片，在-40到150°C工作溫度范圍內(nèi)提供±0.5°C的溫度測量精度。

集成傳感功能的IGBT和碳化硅（SiC）隔離式柵極驅(qū)動器

新能源汽車向著更安全、更綠色、更節(jié)能的方向發(fā)現(xiàn)，從整個汽車設(shè)計系統(tǒng)挑戰(zhàn)來看，如何持續(xù)提高功率密度，提高功率使用的效率，一直是設(shè)計師面對的挑戰(zhàn)。TI的UCC21710-Q1是一款I(lǐng)GBT和碳化硅（SiC）隔離式柵極驅(qū)動器集成了傳感功能。據(jù)有以下幾大特點：一是驅(qū)動強(qiáng)度高，可以提供峰值達(dá)到±10A的驅(qū)動電流，降低開關(guān)損耗，其響應(yīng)時間為200ns的過流檢測可實現(xiàn)快速的系統(tǒng)保護(hù)；二是UCC21710-Q1具有增強(qiáng)型的隔離技術(shù)，延長絕緣層的使用壽命，抗浪涌能力高達(dá)12.8KV；三是高集成度，TI將緩沖器和傳感器集成到一起，減少了外部元件，同時使用隔離的模擬－脈寬調(diào)制傳感器提供精確的溫度、電流或電壓感測。

TI已經(jīng)推出該驅(qū)動器的評估板，售價99美元。該評估板提供每通道單獨10A峰值輸出驅(qū)動電流，驅(qū)動電壓可編程；其兩個5.7kVrms的增強(qiáng)型隔離通道，支持高達(dá)1.7kV的輸入電壓；還提供帶軟關(guān)斷和鉗位的短路保護(hù)電路。

混動、電動汽車牽引逆變器功率級參考設(shè)計

另外，TI還推出了TIDA-020014和TIDA-020015新的參考設(shè)計，前者是用于混合動力汽車/電動汽車牽引逆變器功率級的3種IGBT/SiC偏置電源解決方案參考設(shè)計；后者是用于IGBT/SiC柵極驅(qū)動器的4.2W，4.5V至65V輸入、緊湊型偏置電源參考設(shè)計。

新產(chǎn)品：65V輸入，集成100V/1.5A FET的PSR反激式轉(zhuǎn)換器 LM5180-Q1

師先生向大家介紹了該反激式轉(zhuǎn)換器的幾大特點，其一是該轉(zhuǎn)換器具有高集成度，內(nèi)部包含100V/1.5A的開關(guān)管，外部無需功率級器件。無論從設(shè)計還是系統(tǒng)成本上都為客戶帶來有效的幫助；其二是無需單獨的光耦隔離器件或額外變壓器的繞組，在外圍電路上，做到簡潔，減少面積；其三是具有線性度非常好的電源轉(zhuǎn)換效率。由12V汽車電池直接驅(qū)動，降低中間電源軌發(fā)生故障的風(fēng)險。隨后師先生解釋到，之前市場上更多的電源設(shè)計為兩級電源變換，由12Ｖ－5Ｖ－DC/DC，如此不僅對電池電壓的穩(wěn)定性有一定的影響，同時為整個系統(tǒng)成本也帶來一定的負(fù)擔(dān)。

為應(yīng)對直流快速充電推出的三相Sic參考設(shè)計

目前比較常見的電動汽車充電方式是一種交流充電系統(tǒng)，電網(wǎng)通過EVSE標(biāo)準(zhǔn)的充電樁，提供交流電壓（AC）進(jìn)去，通過OBS（ AC／DC轉(zhuǎn)換器），對電池組持續(xù)高壓電流進(jìn)行充電。充電器功率可達(dá)約1.44KW至22ＫＷ，充電時長達(dá)5到15個小時。而另外一種直流快速充電系統(tǒng)，即從電網(wǎng)到直流快速充電樁，直接用高壓直流電源進(jìn)入到OBS里對電池組進(jìn)行充電。充電器功率在20KW至340ＫＷ，僅需15到30分鐘。如此快的速度，特別是將大功率注入電池，在安全方面帶來什么挑戰(zhàn)和如何應(yīng)對呢？師先生表示：“這樣的設(shè)計挑戰(zhàn)需要充電系統(tǒng)能夠提供更高的能量密度和電源轉(zhuǎn)化效率。從現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展方向來看，V2G是當(dāng)下或下一個技術(shù)發(fā)展的方向，即從電網(wǎng)到直流快速充電樁，提供了高壓直流電源進(jìn)去，旁路了汽車?yán)锏腛BC，直接用一個高壓直流電源進(jìn)入到OBS里對電池組進(jìn)行充電。要求我們的OBC和整個直流充電系統(tǒng)都要支持雙向的電源變換?！?/p>

為此，TI最新參考設(shè)計，是一個基于碳化硅的三相AC/DC雙向轉(zhuǎn)換。工作效率，電源轉(zhuǎn)換效率均可以達(dá)到98%。且基于碳化硅技術(shù)，在目前功率器件技術(shù)水平之上可以提供最大化的功率密度和能量密度，滿足Combo-1電動汽車充電標(biāo)準(zhǔn)，800V直流充電可以輸出高達(dá)10kW的輸出功率。

師先生最后總結(jié)到，TI擁有豐富的電子汽車系統(tǒng)設(shè)計專長和經(jīng)驗，產(chǎn)品包括模擬和嵌入式處理，并且做到持續(xù)不斷的創(chuàng)新，今天發(fā)布的這幾款產(chǎn)品和方案均是朝著更高效，更安全，更環(huán)保的方向，為汽車走向零排放提供精密的監(jiān)控和保護(hù)。