混合动力汽车在功率管理方面的新挑战

2009/11/25 8:58:15

加强能源效率并减少气体排放的“绿色”汽车，增强保护并提高安全功能水平这两大主要趋势正驱动着新一代汽车的发展。显然，采用绿色环保设计的汽车不一定就是混合动力汽车(HEV)。其实有许多传统技术都可以使汽车更加符合环保要求，有助改善燃料效率和减少气体排放，例如直接燃油喷射、可变气门控制、停缸节油、涡轮增压引擎、润滑引擎等。

从节能的角度来说，我们看到不同设计和款式的“绿色汽车”。当中有些能够让消费者以更少的预算满足他们的需要。启动/停止(Start-stop)功能便是一个价钱合理的节能功能。这种功能使内燃机在汽车遇上红灯或者堵车时便会自动暂停运作。欧洲的OEM已经把这种功能当作它们的主流平台标准功能。整个启动 /停止功能涉及的额外成本仅为300元美金，但能节省3%到10%的燃料，效果十分显著。如果汽车在交通非常拥挤的城市中行驶，甚至可以节省高达25%的燃料。由于启动/停止功能能够在一个标准12V功率网上运行，不用昂贵的较高电压系统、或是轻度和全混合动力汽车 (HEV) 所需的额外能源储存电池，这种设计成为该功能的主要成本优势。

国际整流器公司汽车产品副总裁及总经理Henning M. Hauenstein博士

当然，对很多人来说，HEV就等同于未来的绿色汽车，但我们要注意在开发中HEV都有许多不同设计，包括通过集成式启动器交流发动机(ISA)实现纯启动/ 停止功能的微型HEV、不断增加纯电力驾驶能效的全HEV和插电式HEV，各种设计琳琅满目。由于轻度、全面及插电式HEV需要600V到1,200V之间的高电压电子系统，这令设计更具挑战性。为了向电动引擎汽车提供足够的电动引擎功率，又或者为内燃机带来充分的支持，就需要一些大型引擎驱动，而这些大型引擎以前仅应用于工业世界，现在正逐步进入汽车应用。除此之外，还须要把电动动力系统和其他新式电子系统集成到新的HEV汽车架构内。

新式电子系统包括能实现12V和高电压功率网之间能源传送的DC/DC转换器，以及空调、动力转向系统等众多电子驱动系统。这对汽车工程和半导体领域来说都是一项挑战，因为人们以往都习惯在12V电池环境下工作，但现在忽然要面对高电压电子带来的危险，所以必须要把这些危险的电子系统安全地隔离。

此外，HEV的高电压架构还要部署额外的周边系统以及能源和电池管理单元。因此，我们必须在功率管理领域开发可靠、先进的驱动器IC和开关以应付汽车环境的挑战，其效率与成本效益又必须能确保整个设计概念的技术实际可行，同时价钱不会超过用户可以接受范围。IR的功率管理半导体能够支持以上所有要求，但HEV面对的主要挑战在于电池本身的技术。

时至今日，包括新款锂离子电在内的电池，都存在技术限制和缺点，例如在两次蓄电之间只能行走有限的距离；漫长的充电时间；还有电池高昂的成本、庞大的体积和重量。正当全球电池制造商努力改善电池本身的电化学技术的同时，我们相信能够通过智能的电子电池管理解决方案，促进电池不断完善，以延长电池的寿命，提供更佳表现，并降低成本、体积和重量。

绿色环保设计和HEV为汽车产业带来功率管理的新挑战，国际整流器公司(IR)在这方面具有绝对优势。IR拥有悠久的工业用引擎驱动功率管理的经验，使我们成为独特的汽车半导体供应商。IR 能够提供高电压驱动器IC和IGBT等高电压功率开关。今天，我们已拥有一流的引擎驱动产品阵营，并且准备在未来12个月内推出超过200款特别为恶劣汽车环境设计的新型汽车产品。以我们的引擎控制IC为例，该 IC 已经集成了多种安全功能，以便在电力引擎出现短路时防止发生灾难性故障。此外，最新的无键合线汽车用DirectFET产品线，不但为DC/DC转换器和电池管理系统的设计带来非常低的导通电阻，同时更免除了键合线，从而能够在非常快速的开关状况下，寄生电感基本上可以达到零，同时拥有一流的EMI表现。

IR的汽车业务部门具有五个产品线，包括高电压驱动器IC、智能功率IC、智能开关、MOSFET，以及适用于低、中和高达1,200V的高电压IGBT开关。IR能为一部现代化HEV中找到的几乎所有功率管理应用，提供全面芯片组解决方案。