編者按：不久前，全球電子分銷商儒卓力 (Rutronik)正式對外發(fā)布了其為面向電動汽車的混合能源存儲系統(tǒng)功率管理最新解決方案,，在Rutronik的電源管理產(chǎn)品組合中,，涵蓋了一系列電子器件,、底盤和車身電子,、引擎控制單元(ECU)、驅(qū)動鏈電子,、乘客舒適,、信息娛樂系統(tǒng)和電動車(eMobility)等。日前,，筆者專訪了Rutronik 戰(zhàn)略營銷與傳播總監(jiān)Andreas Mangler先生,，他詳細地介紹了公司在汽車功率管理系統(tǒng)領(lǐng)域的策略,。

目前，儒卓力在中國市場收入的60%來自于汽車市場,，這構(gòu)建了儒卓力在中國地區(qū)的品牌地位,。在中國市場，儒卓力正在助力推動一系列包括安全特性在內(nèi)的汽車應(yīng)用創(chuàng)新,，這涵蓋了一系列電子器件,、底盤和車身電子、引擎控制單元(ECU),、驅(qū)動鏈電子,、乘客舒適、信息娛樂系統(tǒng)和電動車(eMobility)等,。

儒卓力在中國汽車行業(yè)的主要目標(biāo)市場包括安全特性和系統(tǒng)日益成為強制性要求的自動駕駛汽車,、車輛無線充電、創(chuàng)新驅(qū)動解決方案等領(lǐng)域,，以及電動汽車技術(shù),。

記者：請詳細介紹下貴公司創(chuàng)新的電源解決方案，都包括哪些重要的組件和半導(dǎo)體產(chǎn)品,，這些產(chǎn)品組織在一起是如何發(fā)揮更大效率的,？

Andreas Mangler：我們與茨維考應(yīng)用科技大學(xué)一起開發(fā)了混合能源存儲系統(tǒng)(HESS)這一解決方案。通過HESS,，我們將鋰離子電池的特性與超級電容(Ultra-caps)相結(jié)合,。目的是使電池在其“舒適區(qū)域”內(nèi)運行，從而能夠顯著延長其使用壽命,，甚至能夠?qū)⑹褂脡勖?。其背后的特點是一個基于標(biāo)準(zhǔn)微控制器的完全數(shù)字控制系統(tǒng)。通過這個數(shù)字控制系統(tǒng),，我們實現(xiàn)了具有超快速控制電路的單向直流-直流轉(zhuǎn)換器,。該系統(tǒng)解決方案的優(yōu)點是我們可以在各種應(yīng)用中對電池進行“保護運行”。

關(guān)于我們的HESS電源解決方案的拓撲結(jié)構(gòu),，最重要的一步是對我們進行研究的混合儲能系統(tǒng)的科學(xué)分析,。

根據(jù)分析結(jié)果， 我們決定使用一個基于三星鋰電池和Nesscap/Maxwell超級電容的組合,、帶有受控旁路二極管的單向直流-直流轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu),。該系統(tǒng)基于完全數(shù)字控制的系統(tǒng)，在此我們使用了具有超快速和非常高分辨率PWM調(diào)制器的微控制器,。這是任何數(shù)字實時控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)和最重要的硬件特性,。固件是在整個控制系統(tǒng)的VHDL-AMS仿真的基礎(chǔ)上開發(fā)的。對于降壓-升壓拓撲,，我們使用最快的MOSFET(來自英飛凌)及其同樣非?？斓腗OSFET驅(qū)動器,，當(dāng)然，相應(yīng)地也使用精確的Vishay分流器,，其傳感器信號處理用于電流傳感器到微控制器的模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換,。該拓撲結(jié)構(gòu)具有降壓-升壓功能，但是在超級電容深度或完全放電的情況下,，或者當(dāng)超級電容電壓低于鋰電池的電壓時,，我們可以通過由MOSFET來實現(xiàn)的受控旁路二極管，將負載直接接到鋰電池,。因此,，系統(tǒng)在超級電容完全放電時也可以照常運行。

記者：區(qū)別于其他新能源汽車電源管理方案,，貴公司的方案優(yōu)勢與創(chuàng)新性在哪里,？

Andreas Mangler：該方案的創(chuàng)新之處在于將非常快的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器和擁有與模擬系統(tǒng)不相上下的控制特性的數(shù)字電源管理系統(tǒng)相結(jié)合,。

一方面,，我們此次研發(fā)結(jié)果的關(guān)鍵特性之一就是從降壓到升壓模式的超快速切換，這對于許多電源管理系統(tǒng)來說都并不容易做到,。另一方面,，除了降壓-升壓功能之外，實現(xiàn)了連接到負載的超級電容和鋰電池兩個儲能裝置之間的超快速切換,。 在這兩個核心要素上,，其切換速度之快在當(dāng)前的工業(yè)應(yīng)用中無可匹敵。

HESS在兩個不同能量存儲器之間使用高度創(chuàng)新的新型開關(guān)邏輯,，并通過在我們看來獨一無二的超快速數(shù)字控制而具有了可擴展性,。

記者：作為一家分銷商，請問貴公司的電源解決方案的技術(shù)來源是哪里,？比如是否是收購了其他技術(shù)公司,？還是通過與其他技術(shù)公司合作取得的？

Andreas Mangler：Rutronik的商業(yè)模式的確是電子元器件分銷商,，我們靠銷售元器件維持公司的運營,，但同時我們也與大學(xué)和其它研究機構(gòu)進行密切的合作。

近年來,，我們的工程師和應(yīng)屆畢業(yè)生已經(jīng)與大學(xué)合作撰寫70多篇科研項目論文,、學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位論文。在與雙元制學(xué)院,、應(yīng)用技術(shù)大學(xué)和綜合大學(xué)的合作中,，我們充分利用了這些院校的資源以及我們的內(nèi)部資源，即我們自己培養(yǎng)的學(xué)生,。我們非常自豪能夠從自己的隊伍中填補年輕的科研人員,，這也是我們?nèi)耸聭?zhàn)略的一部分。在國際上,，我們還通過贊助實驗室用的材料來支持大學(xué)的研究工作,。我們用這種技術(shù)轉(zhuǎn)讓來擴大我們的專業(yè)知識，因而目前并不計劃收購任何技術(shù)公司,。我們的目標(biāo)是與工程領(lǐng)域的客戶及各行業(yè)領(lǐng)域的終端客戶合作,， 并平等地為客戶提供知識和元器件。

我們的FAE團隊支持向我們購買元器件的每一個客戶,。終端應(yīng)用則必須由客戶自己開發(fā),。

記者：目前，這一創(chuàng)新電源解決方案是否已經(jīng)經(jīng)過了用戶的認證以及使用評估,？

Andreas Mangler：有些客戶已經(jīng)認識到了電源解決方案的優(yōu)勢,，以及通過它們可以實現(xiàn)什么。該系統(tǒng)通過在“保護模式”中運行電池來降低電池管理的風(fēng)險,，甚至可以將電池的使用壽命提高一倍,。 然而，并不是每種商業(yè)模式都需要延長電池使用壽命,，像移動終端或智能手機這樣每一年或兩年就要銷售一款新產(chǎn)品的細分市場對維持四到五年的電池壽命就不太感興趣,，而醫(yī)療技術(shù)或?qū)I(yè)電動工具則不同，必須保證其電源的可用性,。

記者：創(chuàng)新的電源解決方案在成本和效益方面是如何做到平衡的,？

Andreas Mangler：就效率而言：通過完善和可擴展的控制算法，我們實現(xiàn)了極高的系統(tǒng)效率,。在滿載的情況下,，MOSFET和驅(qū)動器的溫度在40°C左右，僅通過一個簡單的雙層布局,，且完全沒有散熱裝置,。通過硬件驅(qū)動器和MOSFET之間的優(yōu)化協(xié)調(diào)，我們實現(xiàn)了非常高的系統(tǒng)效率,。這最終導(dǎo)致運行安全性更高,，并且得益于熱損耗低，也增加了整個系統(tǒng)的可靠性,。這當(dāng)然花費不少,，因為得同時用兩個儲能裝置：超級電容和鋰電池。

但同時,，也有可能減少系統(tǒng)中的電池數(shù)量,。我們必須在成本/能量平衡中考量這一點：在應(yīng)用中要使用多少超級電容和鋰電池？另一方面，我們有一個可擴展的中央微控制器,，也就是說,，我們只需要選擇正確的MOSFET電流和電壓等級，其它的使用標(biāo)準(zhǔn)選項即可,。這一點最終在整體成本考核時,，也是需要考慮的：由于只需要對功能部件和軟件進行更改，系統(tǒng)的任何擴展都會更容易,。這樣,，我們能實現(xiàn)靈活性和可適性。就成本而言,，這當(dāng)然必須要符合用戶的商業(yè)模式,，也就是說，用戶需要延長一倍的電池壽命,。

只有在需要解決可靠性,、使用壽命長、魯棒性和高效率需求的地方使用該系統(tǒng),，才值得投入這樣的高成本,。

記者：請您預(yù)測下電源解決方案這塊業(yè)務(wù)在未來可以做到什么樣的規(guī)模？會在整體業(yè)務(wù)中占有多大比重,？

Andreas Mangler：由于歷史沿革的原因,，電源領(lǐng)域一直在Rutronik的業(yè)務(wù)范圍里發(fā)揮著非常重要的作用。尤其是在功率MOSFET,、IGBT以及將來在GaN和SiC產(chǎn)品方面,，我們都始終處于最前沿。我們也很高興能夠與英飛凌和羅姆等主要廠商合作,。英飛凌不僅在功率MOS領(lǐng)域,，而且在新電源技術(shù)的投資方面，都是技術(shù)領(lǐng)先的供應(yīng)商之一,。英飛凌在此領(lǐng)域一直起著領(lǐng)軍作用,。此外，他們還供應(yīng)為此提供精確控制的MOSFET和IGBT驅(qū)動器,。這里,，我想提及英飛凌XMC-4500微控制器系列，得益于其超快速,、高分辨率的PWM調(diào)制器,，非常適用于數(shù)字電源和電機控制。對混合儲能系統(tǒng)的一般要求是,，微控制器能夠進行實時處理,，并且PWM調(diào)制器能夠提供一個快速系統(tǒng)所需的分辨率和精度。這也適用于電機控制領(lǐng)域、電源管理或降壓-升壓拓撲結(jié)構(gòu),。

在這一點上,，我們通過在亞洲的授權(quán)合作伙伴已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，并期待著通過我們的產(chǎn)品來支持亞洲市場,。就這點而言,，我看到通過技術(shù)和合作,，我們在亞洲也有巨大的發(fā)展機會,。