德州儀器多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)解決方案，助力新能源汽車(chē)快速實(shí)現(xiàn)輕量、高效、降本

作者：TI（德州儀器）時(shí)間：2020-05-21 來(lái)源：電子產(chǎn)品世界

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當(dāng)汽車(chē)應(yīng)用程序可以用更少的零件完成更多的工作時(shí)，就可以在減少重量和成本的同時(shí)提高可靠性，這就是將電動(dòng)汽車(chē)（EV）和混合電動(dòng)汽車(chē)（HEV）設(shè)計(jì)與多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)相整合的思路。

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/202005/413337.htm

什么是多合一動(dòng)力總成組合架構(gòu)？

多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)整合了諸如車(chē)載充電器（OBC）、高電壓DC/DC（HV DCDC）、逆變器和配電單元（PDU）等動(dòng)力系統(tǒng)終端器件。如圖1所示，可在機(jī)械、控制或動(dòng)力系統(tǒng)級(jí)別應(yīng)用整合。

圖1：電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)概述

為什么多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)最適合HEV/EV？

多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：

● 提高功率密度。

● 增加可靠性。

● 優(yōu)化成本。

● 具有標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化能力，設(shè)計(jì)和組裝更簡(jiǎn)易。

當(dāng)前市場(chǎng)上的多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)應(yīng)用

有多種不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)，但是圖2概述了四種最常見(jiàn)的方法（以車(chē)載充電器和高電壓DC/DC組合框?yàn)槔员阍诮M合動(dòng)力系統(tǒng)、控制電路和機(jī)械時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率密度。選項(xiàng)包括：

● 帶有獨(dú)立系統(tǒng)的選項(xiàng)1；人氣逐漸降低。

● 選項(xiàng)2可以分為兩個(gè)步驟：

● 共享DC/DC轉(zhuǎn)換器和車(chē)載充電器的機(jī)械外殼，但拆分獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)。

● 共享外殼和冷卻系統(tǒng)（最常見(jiàn)的選擇）。

● 具有控制級(jí)整合的選項(xiàng)3當(dāng)前正發(fā)展到選項(xiàng)4。

● 選項(xiàng)4具有最佳的成本優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娫措娐分械碾娫撮_(kāi)關(guān)和磁性元件較少，但是它的控制算法也最為復(fù)雜。

圖2：OBC和DC/DC多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)的四個(gè)最常見(jiàn)選項(xiàng)

表1概述了當(dāng)今市場(chǎng)上的多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)。

OBC、高電壓DC/DC、PDU三合一高電壓整合，可優(yōu)化電磁干擾

（EMI）

（選項(xiàng)3）

● 6.6 kW車(chē)載充電器

● 2.2 kW直流/直流

● 配電單元

*第三方數(shù)據(jù)報(bào)告表明：此類(lèi)設(shè)計(jì)可減少 約40%的重量和體積 并提升 40%的功率密度

整合了車(chē)載充電器和高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)

（選項(xiàng)4）

● 6.6 kW車(chē)載充電器

● 1.4 kW直流/直流

● 磁性整合

● 共享電源開(kāi)關(guān)

● 共享控制單元

（一個(gè)微控制器[MCU]控制功率因數(shù)校正級(jí)、一個(gè)MCU控制DC/DC級(jí)和一個(gè)高電壓DC/DC）

43 kW充電器設(shè)計(jì)，整合了車(chē)載充電器、牽引逆變器和牽引電機(jī)

（選項(xiàng)4）

● 6.6 kW車(chē)載充電器

● 1.4 kW直流/直流

● 磁性整合

● 共享電源開(kāi)關(guān)

● 共享控制單元

（一個(gè)MCU控制功率因數(shù)校正級(jí)、一個(gè)MCU控制DC/DC級(jí)和一個(gè)高電壓DC/DC）

表1：三個(gè)成功實(shí)現(xiàn)的多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)組合框圖

圖3描繪了一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)框圖。該框圖實(shí)現(xiàn)了具有電源開(kāi)關(guān)共享和磁性整合功能的多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)。

如圖3所示，OBC和高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器都連接到高電壓電池，因此車(chē)載充電器和高電壓DC/DC的全橋額定電壓相同，使得車(chē)載充電器和高電壓DC/DC的全橋共享電源開(kāi)關(guān)成為可能。

此外，將圖3所示將兩個(gè)變壓器整合在一起即可實(shí)現(xiàn)磁性整合。由于它們?cè)诟唠妷簜?cè)具有相同的額定電壓，因此最終可能成為三端變壓器。

圖3：多合一動(dòng)力總成系統(tǒng)中的電源開(kāi)關(guān)和電磁共享

提升性能

圖4所示為如何內(nèi)置降壓轉(zhuǎn)換器以幫助改善低電壓輸出的性能。

當(dāng)此組合拓?fù)湓诟唠妷弘姵爻潆姉l件下工作時(shí)，高電壓輸出將得到精確控制。但是，由于變壓器的兩個(gè)端子耦合在一起，因此低電壓輸出的性能將受限。一種改善低電壓輸出性能的簡(jiǎn)易方法是添加一個(gè)內(nèi)置降壓轉(zhuǎn)換器，但該方法需要權(quán)衡額外成本。