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面向新興微混合動(dòng)力應用的先進(jìn)電力電子解決方案
作者：
時(shí)間：2016-12-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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雙電池技術(shù)的典型系統框圖如圖2所示。ICE運行時(shí)，電源開(kāi)關(guān)Q1保持接通狀態(tài)，這樣負載就完全由主電池(Vbat)以及交流發(fā)電機供電。停車(chē)時(shí)，ICE關(guān)閉，只有Vbat為負載供電。引擎重新啟動(dòng)時(shí)，主電源Vbat還需要為啟動(dòng)電機提供高達1,000A的大瞬態(tài)電流，這會(huì )導致Vbat終端處的瞬態(tài)電壓降至6V。為了防止電力電子電路由于電池發(fā)生瞬態(tài)事件而關(guān)閉，控制器會(huì )向Q1發(fā)送一個(gè)關(guān)閉信號，以便斷開(kāi)Vbat與負載的連接。同時(shí)，輔助電池(Vaux)會(huì )為負載供電，并保持電池電壓。引擎成功重啟且交流發(fā)電機重新開(kāi)始工作之后，Q1接通，系統回到車(chē)輛運行模式。電源開(kāi)關(guān)Q1和控制器還是電池反接保護電路的一部分。如果Vbat反接，Q1就會(huì )保持關(guān)閉狀態(tài)，因為控制器沒(méi)有發(fā)出信號 - 它通過(guò)終止反向電流路徑來(lái)保護負載上的電路。
圖2：微混合動(dòng)力系統采用的雙電池開(kāi)關(guān)技術(shù)的系統框圖。
另一種方法的配置類(lèi)似，但是采用DC/DC升壓轉換器，而不是輔助電池，如圖3所示。引擎重新啟動(dòng)時(shí)，旁路開(kāi)關(guān)Q1會(huì )將主電池(Vbat)與負載斷開(kāi)，DC/DC轉換器在啟動(dòng)過(guò)程中為負載提供升壓。DC/DC升壓轉換器由1個(gè)電感、2個(gè)電源開(kāi)關(guān)(Q2和Q3)和1個(gè)輸出電容組成。Q2接通時(shí)，所有能量均儲存在電感處 - 在此期間Q3斷開(kāi)，然后在Q2斷開(kāi)的時(shí)候，電感通過(guò)Q3將能量傳遞給負載。Q2的占空比取決于主電源上的電壓和負載終端上的電壓。PWM控制器在連續導通模式下控制這種同步DC-DC升壓轉換器以保持Vload。
圖3：微混合動(dòng)力系統采用的DC-DC升壓轉換器拓撲的系統框圖。
國際整流器(IR)公司為微混合動(dòng)力系統提供了汽車(chē)級系統解決方案。對于電池開(kāi)關(guān)，表面貼裝MOSFETAUIRF1324S-7P的最高導通電阻Rds(on)(最大值)低至1mΩ，而輸出電流則高達240A。對于引腳封裝，IR提供了采用傳統TO-262封裝的AUIRF1324L，其最高Rds(on)為1.65mΩ，并且可以利用采用新型WideLead TO-262封裝的產(chǎn)品AUIRF1324WL將最高Rds(on)值降低20%左右。引線(xiàn)越寬意味著(zhù)在MOSFET源極處安裝內部接線(xiàn)的空間越多，從而降低了Rds(on)，改善了封裝內的線(xiàn)焊，進(jìn)而將最大額定漏電流提高了30%左右。24V 1324系列的所有MOSFET均適于電池開(kāi)關(guān)應用。IR還擁有Rds(on)低至1.25mΩ的40V汽車(chē)級MOSFET，適于DC/DC轉換器應用。
IR汽車(chē)級高端MOSFET驅動(dòng)器AUIR3240S專(zhuān)門(mén)為驅動(dòng)起止應用的電池電源開(kāi)關(guān)而設計，如圖4所示。AUIR3240S是一款起止系統專(zhuān)用高集成度升壓轉換器，該系統在堵車(chē)時(shí)幫助汽車(chē)暫停引擎運行。該系統需要一個(gè)“板網(wǎng)穩定器”，通過(guò)電源開(kāi)關(guān)在引擎啟動(dòng)時(shí)將輔助電力系統與起動(dòng)器和主電池斷開(kāi)。AUIR3240S可以并行驅動(dòng)幾個(gè)MOSFET，能夠實(shí)現極低的導通電阻(Rds(on))和低于50?A的電流消耗。新器件可以提供15V輸出電壓，而且輸入電壓范圍很寬(4~36V)。AUIR3240S 還可以診斷輸出電流，并具備適于穩定設計的熱傳感器接口。
圖4：采用AUIR3240S和AUIRF1324S-7P的雙電池系統解決方案。
微混合動(dòng)力起止系統的光明前途取決于很多因素——如何降低啟動(dòng)電壓降、如何將更多的電子器件整合到起動(dòng)器中、新電池技術(shù)的發(fā)展方向如何……考慮到微混合動(dòng)力系統的巨大潛力，電力電子供應商和汽車(chē)制造商一定會(huì )找到合適的解決辦法。
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