汽車(chē)的自動(dòng)駕駛、電池管理、動(dòng)力傳動(dòng)系以及充電樁的相關(guān)技術(shù)導向

　　瑞薩電子的主驅電機控制方案經(jīng)歷了多年研發(fā)，現已經(jīng)發(fā)展了5代。目前面向市場(chǎng)的方案有兩種，一種是體積為0.9L的電機控制器(Inverter),風(fēng)冷的機電一體化20kW方案，此方案對合作車(chē)廠(chǎng)技術(shù)能力要求比較高，目前正在與某個(gè)日本車(chē)廠(chǎng)合作。另一種為更加成熟的方案，是體積在2.9L液冷的電機控制器(40～60kW)。與目前國內主流產(chǎn)品比較契合，已經(jīng)開(kāi)始與國內車(chē)廠(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。

　　兩種方案的器件均由瑞薩主流產(chǎn)品構成，現階段主要還是方案原型，需要跟車(chē)廠(chǎng)確認具體參數才可以進(jìn)行產(chǎn)品匹配設計。而0.9L和2.9L的控制器體積，將會(huì )大大提升產(chǎn)品在車(chē)內配置的靈活性。在現有方案的基礎上，我們將會(huì )很快推出符合最嚴格功能安全性的設計。預計近期，瑞薩將會(huì )推出符合ISO26262的ASIL-D標準的主驅電機控制方案。

　　Powertrain設計持續地提高效率

　　當下傳統汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展如火如荼，功率電子方面的主要趨勢包括：增大功率密度，延長(cháng)到10萬(wàn)次以上的循環(huán)壽命，降低成本，提高效率。

　　混動(dòng)和電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成設計持續地提高效率和減少CO2排放。電動(dòng)/混動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成中使用更少的機械零件，更多的電子元件，設計規則和對可靠性的要求跟傳統汽車(chē)漸行漸遠。由于電動(dòng)/混動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的快速增長(cháng)，動(dòng)力總成的設計周期越來(lái)越短。OEM廠(chǎng)家和一級廠(chǎng)家更供應商緊密合作，減少設計實(shí)踐，采用最新技術(shù)。

充電樁技術(shù)與解決方案

　　目前我國有4.9萬(wàn)個(gè)充電樁，2020年規劃建成480萬(wàn)個(gè)，這意味著(zhù)未來(lái)有龐大的市場(chǎng)。

　　三菱電機快速充電的大功率、低損耗解決辦法

　　隨著(zhù)新能源乘用車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展越來(lái)越大，充電市場(chǎng)將會(huì )有變革性的方案出現，比如大功率集中充電站出現，以滿(mǎn)足充電的通用性和便利性要求。而大功率集中充電站的運營(yíng)會(huì )由市場(chǎng)引導，并追求系統的高效率、低運營(yíng)費用和低建設投入。

　　為了應對充電快速化的大功率需求，并考慮這一市場(chǎng)對性?xún)r(jià)比的要求，三菱電機推出了最新一代的通用工業(yè)IGBT模塊。在新推出的第7代IGBT模塊中，三菱電機采用了最新一代的IGBT硅片和二極管硅片，進(jìn)一步降低了功率模塊的損耗(相比6.1代模塊，降低約10%)，從而有利于散熱設計并提升系統效率;同時(shí)還采用了創(chuàng )新的封裝結構，比如一體化的基板技術(shù)(提升熱循環(huán)壽命)，以及低的內部雜散電感(更好地滿(mǎn)足客戶(hù)的易用性需求)。而隨著(zhù)模塊的預涂相變熱界面材料(PC-TIM)的應用，能夠進(jìn)一步保證系統設計的精確度，并且能夠將設計的精度和可靠性保持到成品并提供給最終客戶(hù)，同時(shí)還可以減少系統裝配中的工序，降低生產(chǎn)成本。

　　可靠性是充電樁當下應該蓄力之處

　　隨著(zhù)新能源汽車(chē)的發(fā)展，對充電設施提出了充電快速化、通用化、高效化和智能化等挑戰要求。從充電樁電源供電設計的角度來(lái)看，充電樁行業(yè)發(fā)展的挑戰在于電源產(chǎn)品的可靠性，特別是需要考慮在各種特殊、極端情況下電源產(chǎn)品的可靠性。

　　憑借扎實(shí)的研發(fā)實(shí)力，可靠的電源及信號接口產(chǎn)品，針對目前國內發(fā)展迅猛的充電樁行業(yè)，金升陽(yáng)為行業(yè)客戶(hù)設計了針對交直流充電樁的電源及通信接口產(chǎn)品整體解決方案。

　　直流充電樁輔助供電系統包含了兩個(gè)電源部分和兩個(gè)通信部分。

　　電源部分中，首先需考慮大電流充電情況下BMS的輔助供電。在最新的國標中將此電源統一標定為12V10A的電源，且后續在BMS管理方面，乘用車(chē)與大巴車(chē)的BMS供電系統將統一標準。因此，選擇具有主動(dòng)式PFC功能的LI120-10B12輸出12V給BMS系統供電。

　　主控系統的電源部分，選用LH40-10B24給HMI顯示屏以及繼電器供電。再通過(guò)K7812-500R3和K7805-500R3轉換為12V和5V分別給監控安防單元和MCU供電。

　　在通信部分中，本方案應用了三種通信，CAN通信、485通信和232通信。CAN通信連接了車(chē)載BMS、非車(chē)載充電機以及主控系統;485通信連接了刷卡模塊、電表等;顯示屏的串口通常采用232的通信方式?；趦炔康狞c(diǎn)對點(diǎn)通信，有時(shí)也可采用非隔離的通信方式。

　　充電樁產(chǎn)品急需提高用戶(hù)體驗

　　目前國內不管是對新能源汽車(chē)還是對充電樁的需求都是越來(lái)越大，對其產(chǎn)業(yè)前景看，新能源汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)技術(shù)升級、乃至整個(gè)汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)品轉型的一個(gè)重要方向， 同時(shí)，新能源汽車(chē)以及充電樁是當前最受關(guān)注的國家新興戰略性產(chǎn)業(yè)之一。

　　充電樁作為新能源汽車(chē)最重要的配套設備，其完善與推廣將直接決定新能源汽車(chē)能否全面鋪開(kāi)。如今新能源汽車(chē)充電支付體驗不好，各個(gè)廠(chǎng)家推出各自的硬件和軟件，支付方案也不同，其相互之間難以實(shí)現通用，亟待市場(chǎng)逐步完善及規范，以提高用戶(hù)體驗。 另外，目前充電樁能同時(shí)充電的汽車(chē)數目有限，不同電池的智能識別與適應、輸出電流及電壓的穩定性和快速充電的控制策略與方法，在充電過(guò)程中還需注意安全控制和管理，比如電池管理系統、充電機、煙霧報警系統的安全監控網(wǎng)絡(luò )，都需要規范出統一的標準。

　　針對充電樁國網(wǎng)標準，英蓓特推出了基于TI AM335X 系列的充電樁計費模塊，豐富各種通訊接口，方案整體框圖如圖2所示。

　　充電樁數據處理、人機交互主要通過(guò)Mini8600B工控主板來(lái)實(shí)現。它采用Cortex-A8構架，工作頻率達800MHz，預裝linux操作系統。另外，對于交流充電樁，我們推出了高性?xún)r(jià)比的計費模塊案例——基于atmel AT91SAM9G45來(lái)實(shí)現的交流充電樁案例。

　　安全是充電樁的硬性指標

　　由于充電樁的工作電壓和電流都達到了非常高的程度，確保充電過(guò)程的安全是充電樁設計和實(shí)施的一個(gè)挑戰。安全的基礎在于充電樁與電池管理系統(BMS)之間的通信?！峨妱?dòng)汽車(chē)非車(chē)載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協(xié)議》規定，充電樁與電池管理系統之間的通信采用CAN2.0B通信協(xié)議，通信速率為250kbs。由于BMS用于檢測電池充電過(guò)程中的電流、電壓和溫度，因而充電樁與電池管理系統之間的通信對于充電過(guò)程的管理和安全性非常關(guān)鍵。為了避免通信干擾，通信接口獨立于總成控制系統之外。在充電樁設計時(shí)還必須要考慮充電接口溫度監控、電子鎖、絕緣監測和泄放電路等功能，這些都是從設計到工程實(shí)施需要考慮的技術(shù)挑戰。

　　RS Components(簡(jiǎn)稱(chēng)RS)擁有多個(gè)全球知名品牌的產(chǎn)品線(xiàn)，涵蓋了從元器件到測試方案的所有產(chǎn)品。RS提供的方案是在多家供應商產(chǎn)品基礎上的更好優(yōu)化，不僅如此，RS也與Facom, Stanley, DeWalt and Bacho等歐洲著(zhù)名的工具廠(chǎng)商合作，為國內客戶(hù)提供所需的手動(dòng)和電動(dòng)工具。RS的Fluke-345和Fluke-435-II、Tektronix MDO3000/4000系列、Megger MFT/MIT以及RS Pro/ Iso-Tech的測試和評估方案，可分別用于能效、絕緣方案、以及高性?xún)r(jià)比系統方案等方面的測試測量與評估。

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本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第7期第13頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。