电动汽车动力总成技术-面板

为了最大化给定电池容量的每个充电的驱动范围，整个电源转换链必须达到最大效率。在对Next-Gen EV和AV虚拟会议的路线图的小组讨论中，三个行业专家审查了面对电动局的挑战EV制造商、原始设备制造商和一级供应商。参加EE Times讨论的有模拟设备公司电池管理系统总经理Mike Kultgen;ON Semiconductor全球汽车战略和业务发展副总裁Joseph Notaro;以及Allegro MicroSystems公司技术和产品高级副总裁Mike Doogue。以下是他们对话中的一些要点。

发电技术

EE Times:电动汽车革命正在加速迈向更可持续的未来。电动汽车的电池和推进系统是提高汽车设计性能的关键。相关的设计参数为车辆动力系统的功率级、转换效率、工作温度、热能耗散能力和系统组件。您对这些领域的进展和挑战有何看法?

Mike Doogue:市场正在从内燃机发电机到电气化动力转换。因此，显然，在电力系统中，测量电流是一个非常重要的事情。Allegro的当前传感器帮助客户提高效率，改善范围，提高汽车的性能。

我们使用磁原理来测量电流，因此我们实际测量由承载电流导体产生的磁场。因此，我们实际上不需要与该导体进行电气连接，因此我们可以检测在坐在地电位或800伏特的导体上的电流范围从小到非常大的电流。当您使用电流隔离感测时，IC本身真的不知道您在您感测的节点上的电压方面的差异，因为您没有与该节点的半导体器件电连接。它为我们的设备提供了很多灵活性，而不仅仅是在工作电压方面;我们可以通过相当好的准确度衡量超过4,000个放大器的1放大器。我们可以提供相对于分流和放大器的解决方案，特别是需要光隔离器的解决方案，提供具有较低欧姆加热损失的解决方案。我们拥有ICS中内置的隔离，他们正在用于帮助从逆变器，DC / DC和电池管理系统提高逆变器的性能，[设计]。万博投注网址

Mike Kultgen:实际上有三种兴趣。这是动力系统，电池是系统的主要组成部分。在自动驾驶或ADAS中，你需要高效、低噪音和紧凑的电源。当然，还有机舱内的体验;无论是音频显示器还是平视显示器，噪音消除都是必须的。电动汽车的车内体验正在发生真正的改变。专注于动力系统方面,我的生意主要是在电池领域,我们试图做的是安全最大化吞吐量的电池组的能量,因为这真的转化为客户体验是什么,这是延长练习场,更快的充电,更低的成本,如果你能用更少的电池跑更多的里程。

所以，在电池空间中有很多有趣的问题需要解决。它主要是电池测量，[例如]试图在800伏特的共模上提取4伏特的电池电压，并得到1毫伏的分辨率。可能有几百伏特的瞬变电压;电池内部的环境非常恶劣。还有其他的动力系统应用:逆变器，车载充电器。我们提供开关周围的东西，当业务过渡到碳化硅，专门的门驱动器将是需要的;孤立的电力总是需要的。对于机舱体验来说，处理能力不断提高，对这些设备的供电要求也不断提高。此外，(确保)低噪音和高效率——所有这些东西以及良好的电源供应——是我们想要发挥的地方。

约瑟夫Notaro:我们专注于ADAS/自动驾驶和电动汽车。在ADAS/自动驾驶领域，我认为问题在于我们如何生成数据、操纵数据、移动数据，而在电动汽车领域，问题在于我们如何管理能源?所以，能量是由能量驱动的。这才是重点所在。因为今天，进入汽车行业是令人兴奋的，尤其是电动汽车。真正的挑战在于技术。我们如何获得更好的材料和更好的电池?我们如何更好地管理能源，降低成本，同时也解决消费者面临的挑战，比如充电和里程焦虑?第二个方面是基础设施。

因此，我们的使命是创造节能的半导体，有助于使世界更环保，更安全，包容性和连接。这是基于两个支柱。一个是技术。我们希望为合作伙伴提供最佳解决方案以创建节能系统。另一个是制造 - 不仅能够制造零件，而且使其成为该新兴市场所需的高卷，并以高质量和低成本可靠地使它们可靠。[实现]更高的效率，您希望将能量从罐中最大化，[和因此]对车轮的充电，因此您花费更多的时间驾驶和更少的充电时间。这真的是我们的使命以及我们专注的东西。

电池管理系统

EE时间：建立大电池组时，需要电池监控和电池平衡，以保持电池组寿命的高电池容量。电池管理系统解决方案如何解决这个问题，以及最新的最新状态？

Kultgen:任何电池管理系统的目标都是安全地从电池组中获得最多的能量和动力，因为最大的流量是影响车辆的因素。安全是至关重要的。所以，在谈论任何事情之前，你都要考虑安全问题;它影响电子设计，电池设计，机械设计，软件，温度控制系统-包中的一切。每个电池管理系统的核心是测量和平衡堆栈中的每个单个电池。这可能是成千上万的细胞或细胞,其中一些被并行,和国家的艺术是测量每一个电池电压、电流、温度和包装的共模电压高达800伏,和数百伏和噪音,和做那些测量在一个温和的温度范围85°C,甚至125°C。因此，测量精度是关键。

EE时间：虽然越来越需要寻找生态友好的系统，可以彻底改变我们移动的方式，还需要确保新的绿色技术在价格和性能方面尽可能高效和有效。为了满足日益增长的电力需求，增加了更高电压的电池，这反过来又增加了电力传输架构的复杂性，并在尺寸和效率方面提出了新的要求。有许多电动的选择，但大多数制造商选择48伏温和混合动力系统，而不是全混合动力系统。48v技术在未来的移动领域又将何去何从?你如何看待向全电动汽车更高电压(即800伏特)的趋势?这将如何影响电力设备的选择?

Doogue:不同地方采用各种架构;轻度混合动力汽车是真实的。当然，各种行业专家都预测了轻度混合动力汽车数量的强大坡道，依赖于48伏电池;我们看到与客户发生过。因此，我们确实认为，这部分EV革命是真实的，并且48伏电池电量，轻度混合动力车将在未来几年市场推动市场的一些体积。与此同时，800伏技术也加快了快速。有时我想提醒自己已经存在了许多技术，并且电气化的公共汽车和其他车辆已经使用了800伏电池。我们已经开始看看，无论是保时捷还是其他一级制造商，[公司]采用800伏技术。

NOTARO：48v系统肯定是一个系统，与车辆集成电路兼容，所以今天你可以升级车辆，真正降低CO₂成本相对较低的排放。48伏[段]是现实;市场上有许多汽车。2025年，所有新车辆的四分之一将被带电;从2030年开始，[至少]一半将被带电，这是一个组合，真的，48伏，400到800伏。因此，肯定是一个正在增长的市场，具有很大的优势。在另一边，当我们看看插件EVS时，那就是你开始看到更高电压的值的地方，因为最后你必须处理物理学 - 你不能改变它。当我们暗示Instification [PowerTrains]时，现在用于电压的高伏电压，以及该基础设施。即使用温和的混合动力车，48伏，你也需要一个独立的基础设施。

流行的影响

EE Times:在制造业方面，当前新冠肺炎大流行带来的问题是什么?这对电动汽车市场有什么影响?我认为，这种情况可能会提供良好的牵引力，一个良好的推动，为绿色的未来，推动市场更果断地向电动汽车。

Kultgen：我们现在面临的是前所未有的电动汽车需求，而半导体供应链在制造的每一步都面临产能短缺。因此，在需求方面，在一些地区，电动汽车销量同比增长了300%，而此时汽车市场正试图恢复正常。这在一定程度上是政府相关刺激计划的结果，尤其是在欧洲(也许中国上海是另一个例子)。我认为新冠疫情封锁让我们意识到了空气质量。新的在家工作、在家玩耍的场景改变了人们的购买习惯，也改变了人们的优先级。它改变了人们对汽车用途的定义。但它也创造了汽车世界以外的半导体和电子产品的需求，这影响了汽车世界。在供应方面，我们面临晶圆、引线框架、组装能力、半导体加工设备和测试设备的短缺。

Doogue:我在行业中看到了 - 或者让我们在汽车行业中发言 - 在大流行的早期许多企业都没有意识到它是如何结束的，因此保护现金是大多数公司的主要机动。我们所看到的结果是关于某些公司内最重要的研发计划是明确的陈述。他们正在削减他们可以省钱的地方，但某些节目是不可触碰的;这些是定义未来最重要的计划。我们在整个大流行中看到的可能是从工程和发展角度来看重点关注的加速。I think that [observation is] backed up by various car companies’ talking about their commitment to be 100% electric, whether [by] 2030 or 2035. It was really an interesting phenomenon of the pandemic in that I believe it probably did work to accelerate the EV revolution and accelerate R&D spending in what many believe is the future of the industry.

NOTARO：这些是压力的。EV市场真的受到力量驱动，管理能源在汽车中真正占主导地位。所以现在，不仅是汽车但工业，云[基础设施] - 所有这些应用都需要大量的电力。电源设备供应将在未来五年内受到限制。我们甚至可以看看碳化硅碳化硅，因为那么你看看基板，所以我们在制造方面关注很多。但市场上的电力需求将只是飙升，它将创造工作[但也会增加供应链的需求。

基础设施问题

EE倍：基础设施是我们将要面对的下一个挑战。让我们只考虑电网，需要更多的充电站和智能电网来管理我们的电动车辆。C增加太阳能和其他清洁能源的使用，以确保电动汽车零排放。

Kultgen：电动车辆只有绿色，作为为它们收费的能源，所以我们必须意识到这一点。然后有车辆的制造：如果它有大量的碳足迹，那么在环境影响方面，我们真的做了什么好事？因此，我们倾向于看看整个生态系统，特别是在电池空间中。如何生产电池，以及如何在其用途中最大化以最大限度地减少碳足迹？您可以看到欧盟已经强加标准，例如电池的数字护照，以确保其整体占地面积低。我们查看整个生态系统，我们可以在哪里玩帮助解决这个问题。显然，当涉及到网格时，辅助存储将帮助级网格级别。我们的电池管理系统可以从汽车中取出并直接应用于电网上的储能。我们都在细胞制造空间中发挥，以获得使用最少量的能量创建的最高容量单元。

Doogue:Allegro中的我们特派团陈述之一是将世界上技术移动到更安全，更可持续的未来。所以，当我们[某人]就像我的邻居一样，我们非常自豪，快乐，他的屋顶上有太阳能电池板和他的车库里的墙上的充电箱，他的特斯拉在里面停了下来。我认为我们都知道需要对基础设施进行重大投资。我知道这将是昂贵的，但我也相信创新，我相信创新可以使情况更加易于管理。人们谈论每个人的[幽灵]从工作中下班回家并同时插入他们的EVS，在网格上创造峰值负载。但这是一个非常可靠的问题。通过一些创新和调度和额外技术，可能会在互联网上控制，我们可以降低电网的压力。

NOTARO：基础设施可能是当今最大的挑战;(为解决这一问题而出现的各种举措和投资证明了这一点)。你需要电动汽车每次都充满电，但关键是你可以先充50%到80%的电，然后引擎恢复在这些汽车上非常棒。我有一辆插电式混合动力汽车，我一直惊讶于我能开多远，即使是在电池没电的情况下，只是因为恢复。所以，这只是心态上的不同。但政府将不得不加大力度，因为基础设施和生产这些设施的公司受到高度监管。所以这是即将到来的挑战之一。

然后你要拥有替代技术。例如，商用车辆的燃料电池将是一个很好的解决方案。我总是相信工程师会找到任何问题的正确解决方案。

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这篇文章最初发表于行星模拟．

莫里吉奥·迪·保罗·埃米利奥抱着博士学位。在物理学中，是一名电信工程师和记者。他曾在引力波研究领域的各种国际项目工作。他与研究机构合作，为空间应用设计数据采集和控制系统。他是Springer发表的几本书的作者，以及电子设计的众多科技出版物。