依乘聯(lián)數(shù)據(jù)顯示，今年1至4月，新能源汽車生產(chǎn)銷售均超過(guò)70萬(wàn)輛，分別達(dá)到75萬(wàn)輛和73.2萬(wàn)輛，已連續(xù)10個(gè)月更新當(dāng)月銷售記錄。全國(guó)乘用車市場(chǎng)信息聯(lián)合會(huì)秘書長(zhǎng)崔東樹預(yù)測(cè)今年新能源乘用車銷量突破220萬(wàn)輛，新能源汽車市場(chǎng)整體達(dá)到250萬(wàn)輛。

雖然銷售熱度高，但實(shí)際上很多消費(fèi)者購(gòu)買電動(dòng)汽車還有很多擔(dān)心。例如電池的安全性、充電的便利性、持續(xù)距離、成本比燃料車高等。這些問(wèn)題或多或少阻礙了新能源汽車的進(jìn)一步普及。

根據(jù)麥肯錫的報(bào)告，電動(dòng)汽車的平均生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)燃料車高12000美元。為了縮小這個(gè)成本差距，提高效率、可靠性和延長(zhǎng)持續(xù)距離，對(duì)汽車設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)是很大的挑戰(zhàn)。但是，電動(dòng)汽車動(dòng)力總成整合解決方案可能是個(gè)好選擇。

動(dòng)力總成整合方案可將系統(tǒng)尺寸和成本降低50%

起初，人們認(rèn)為電動(dòng)汽車在燃料汽車之間的價(jià)格差異是由電池造成的。的確，電池的成本在電動(dòng)汽車中占有很大的比例，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和電池制造商的努力，電池的成本將來(lái)有望大幅度降低。但事實(shí)上，除了電池，動(dòng)力組件，即電力電子組件也是電動(dòng)汽車和燃料汽車之間成本差異的原因之一。

德州儀器中國(guó)區(qū)汽車業(yè)務(wù)部現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理周東寶。

舉個(gè)例子，根據(jù)整合模塊的數(shù)量，可以分為二合一、三合一和五合一幾種不同的整合解決方案。根據(jù)整合的難易度，也可以將動(dòng)力整合整合分為基礎(chǔ)的機(jī)械水平整合，即物理整合，以及更復(fù)雜的控制邏輯和功率水平整合。

據(jù)周東寶介紹，通過(guò)使用TI的解決方案，客戶可以實(shí)現(xiàn)從分布式電源結(jié)構(gòu)到單個(gè)動(dòng)力領(lǐng)域的控制器方案的變化。整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性也隨著整合水平的增加而提高，對(duì)顧客的收益也越來(lái)越高，但他也承認(rèn)整合度越高，面臨的挑戰(zhàn)也越多。

周東寶進(jìn)一步指出，整合的方案可以從以下幾個(gè)方面幫助客戶降低整個(gè)系統(tǒng)的尺寸和成本。

第一，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多組合的一體化解決方案，通過(guò)共享外殼的耦合和冷卻系統(tǒng)，減少連接器的數(shù)量

第二，通過(guò)進(jìn)一步共享控制電路和共享電力電路等，有效降低電驅(qū)系統(tǒng)的體積、重量和成本，同時(shí)提高電驅(qū)系統(tǒng)的電力密度

第三，更好地實(shí)現(xiàn)輕量化，有助于延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的持續(xù)距離

第四，通過(guò)整體優(yōu)化系統(tǒng)的熱性能，保證系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，功能安全是目前電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，TI整合的解決方案也有助于簡(jiǎn)化功能安全系統(tǒng)的開發(fā)和認(rèn)證。

TI動(dòng)力總成整合方案如何實(shí)現(xiàn)？

從TI電機(jī)控制器、車載充電器(OBC)和DC/DC的三合一解決方案可以看出，三合一解決方案可以大大優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)共享部分的控制電路可以降低整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量和體積。

據(jù)周東寶介紹，TI三合一動(dòng)力綜合解決方案使用C2000系列微控制器、綜合驅(qū)動(dòng)器GaN場(chǎng)效應(yīng)晶體管、隔離驅(qū)動(dòng)器UCC5870、溫度傳感器TMP126等TI產(chǎn)品。

他深度解析道，首先采用C2000系列微控制器，提供高達(dá)925MIPS的處理能力，結(jié)合其靈活配置的高精度PWM模塊，可以輕松適應(yīng)各種復(fù)雜的電源開拓樸素和更高的控制算法，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的更高效率。內(nèi)置了非常豐富的模擬功能模塊，如內(nèi)置的豐富的模擬功能模塊。這些模塊可以實(shí)現(xiàn)低至30ns以內(nèi)的響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)一些診斷保護(hù)和故障等。該控制響應(yīng)完全是純硬件控制，不需要CPU模塊的參與，也可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

第二，采用集成驅(qū)動(dòng)的GaN場(chǎng)效果晶體管，可以使開關(guān)管的門極電容量和輸出電容量低于硅管，同時(shí)GaN設(shè)備沒有傳統(tǒng)的MOSFET寄生二極管反向恢復(fù)問(wèn)題，因此可以以高達(dá)2.2MHz的開關(guān)頻率工作，同時(shí)保持非常低的開關(guān)損失。結(jié)合TI定制開發(fā)的低寄生電感的強(qiáng)化散熱型切片式封裝，可以提高2倍的功率密度，減少磁性部件的59%。氮化鎵功率設(shè)備內(nèi)置了數(shù)字溫度樣功能，提供實(shí)時(shí)溫度信息，可更靈活地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的熱管理。對(duì)于一些常用的過(guò)流、短路、過(guò)溫和壓力不足等保護(hù)功能，TI也將其集成到氮化鎵的開關(guān)管中，客戶無(wú)需增加立電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。同時(shí)內(nèi)置的短路和過(guò)流保護(hù)電路可以在低至100ns的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

第三，隔離驅(qū)動(dòng)UCC5870系列可以提供高達(dá)15A峰值電流的驅(qū)動(dòng)力，也意味著客戶不需要增加額外的功率放大電路，也可以保證開關(guān)管整體非常有效地開關(guān)，從而達(dá)到更高的效率。UCC5870在200ns的時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行短路保護(hù)，同時(shí)共模抑制比達(dá)到150V/ns，在業(yè)界是非常高的水平。更高的共模抑制比意味著TI芯片可以在更惡劣的噪聲環(huán)境下保持可靠的通信，同時(shí)可以正確驅(qū)動(dòng)開關(guān)管進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，達(dá)到更高的系統(tǒng)級(jí)可靠性。

第四，溫度傳感器TMP126該產(chǎn)品在全溫度范圍(-40℃~+175℃)的環(huán)境溫度下工作，同時(shí)采樣精度達(dá)到正負(fù)0.3度。這么高的精度對(duì)系統(tǒng)的意義是溫度傳感器的精度越高，在設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)可以幫助客戶留下更小的設(shè)計(jì)馀量。同時(shí)，在進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的溫度補(bǔ)償時(shí)，精度更高，也有助于最大限度地提高系統(tǒng)的效率。另外，其數(shù)字接口內(nèi)置的循環(huán)冗馀檢查功能也能確保在噪音高的電磁環(huán)境下可靠地通信。

周東寶特別介紹TI幫助客戶簡(jiǎn)化功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開發(fā)和認(rèn)證

第一，TI可以提供符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。例如，隔離驅(qū)動(dòng)UCC5870是通過(guò)TVSD認(rèn)證的功能安全產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程開發(fā)的產(chǎn)品。關(guān)于這個(gè)產(chǎn)品，可以提供FMEDA、功能安全手冊(cè)、FIT值等非常完整的功能安全文件。周東寶說(shuō)。對(duì)于大多數(shù)常用的信號(hào)鏈產(chǎn)品，如簡(jiǎn)單的電源和信號(hào)鏈產(chǎn)品，TI可以提供設(shè)備整體功能安全的FIT值、故障模式的分布等技術(shù)文件，幫助客戶設(shè)計(jì)功能安全。

其次，為了加快客戶產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，TI與TTVSTAD合作，開發(fā)了功能安全等級(jí)更高的ASILD集成牽引驅(qū)動(dòng)和DC/DC直流轉(zhuǎn)換器的升級(jí)方案。TIDM-02009相關(guān)資料、設(shè)計(jì)文件等數(shù)據(jù)也可以在TI主頁(yè)上找到。該參考設(shè)計(jì)使用TI最新的C2000系列MCU和UCC5870隔離驅(qū)動(dòng)器，可實(shí)現(xiàn)2萬(wàn)轉(zhuǎn)速和2MHz的開關(guān)頻率。

最后，周東寶總結(jié)了TI動(dòng)力總成系統(tǒng)整合解決方案的優(yōu)勢(shì)：1、集成解決方案功率密度高，整個(gè)系統(tǒng)效率可達(dá)98%。2、利用TI產(chǎn)品技術(shù)，優(yōu)化客戶的熱性能，設(shè)計(jì)診斷、保護(hù)等電路，TI可以提高整個(gè)電路的可靠性。3、通過(guò)使用TI產(chǎn)品，可以大大降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，使用更少的設(shè)備、更小的解決方案和尺寸。4、TI提供多種方案簡(jiǎn)化客戶功能安全認(rèn)證，如ASILD級(jí)合規(guī)認(rèn)證工作。