目前一臺電動車的平均生產(chǎn)成本,，比一臺傳統(tǒng)燃油汽車高出12,000美元,。汽車業(yè)者致力符合各國碳排放法規(guī)的同時，同時希望讓電動車的價格更實(shí)惠,。因此德州儀器TI提出改善電動車動力傳動架構(gòu),，希望能降低50%系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，同時達(dá)到功率密度最大化、提高效能,、優(yōu)化可靠度,，提升電動車價格競爭力。
TI將多個電動車動力傳動系統(tǒng)整合至一個箱體
對于車輛設(shè)計(jì)工程師而言,，要提升效能與可靠度,、增加續(xù)航里程，同時降低動力傳動系統(tǒng)的成本,，無疑是個艱鉅的挑戰(zhàn),。有鑒于動力傳動系統(tǒng)是一臺電動車成本最高的部件，EV動力傳動系統(tǒng)整合便能成為解決方案的關(guān)鍵之一,。
現(xiàn)行混合動力車與電動車的動力傳動系統(tǒng)由各類系統(tǒng)組成,，用以驅(qū)動汽車前進(jìn)，包含電池,、DC/DC轉(zhuǎn)換器,、車載充電器與牽引逆變器等，各自裝于不同位置,。TI全球汽車動力傳動系統(tǒng)總經(jīng)理Karl-Heinz Steinmetz表示,，隨著類比與嵌入式處理技術(shù)持續(xù)發(fā)展，設(shè)計(jì)人員能透過單一網(wǎng)域控制器與功率級,，將這些系統(tǒng)進(jìn)一步整合,，不只有助提高效能與可靠度、降低成本,，更能滿足車輛功能性安全需求,。
TI全球汽車動力傳動系統(tǒng)總經(jīng)理Karl-Heinz Steinmetz表示，整合動力傳動系統(tǒng),，將提高效能與可靠度,、降低成本
將動力傳動系統(tǒng)整合至單一、精巧的機(jī)械箱體中,，不只能簡化設(shè)計(jì)與組裝流程,，也能節(jié)省額外包材、冗馀硬體,，因此能減少系統(tǒng)重量與體積,。Steinmetz認(rèn)為，多一公斤或少一公斤,，都對車輛的性能影響甚大,。如果能減少車體的重量，就能提升整體性能,、拉長單次充電的行駛里程,。
透過提高功率密度來改善效能的創(chuàng)新技術(shù)也非常重要,。采用車用氮化鎵（GaN）技術(shù)等新科技的電動車能以更高的效能運(yùn)轉(zhuǎn)、減少熱能逸散,，提升續(xù)航里程,。因此對于散熱零組件也相對減少，進(jìn)而降低成本,。氮化鎵的高速閘極驅(qū)動器,，能減少磁性元件體積60%，降低整體重量與成本,。
電動車分散式系統(tǒng)架構(gòu)與整合式系統(tǒng)架構(gòu)比較
Steinmetz提到,，能夠處理復(fù)雜電源轉(zhuǎn)換需求的即時微控制器（MCU）,，也是實(shí)現(xiàn)整合式動力傳動架構(gòu)的關(guān)鍵,。TI C2000 MCU具有低延遲的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)1~2MHz的切換頻率,，因此只需要較小的電感器,、電容器等外部元件。有了即時感測功能,，加上更高的控制環(huán)路切換頻率,，就能將牽引馬達(dá)的轉(zhuǎn)速提升到20,000RPM。這樣一來,，汽車工程師打造的馬達(dá)體積能縮小三分之一以上,，勝過先前轉(zhuǎn)速最高只有10,000RPM的設(shè)計(jì)。
整合式動力傳動架構(gòu)配備單一即時MCU后,，系統(tǒng)能有效處理分散于不同系統(tǒng),、多個MCU的工作。在高度整合的設(shè)計(jì)中,，即時MCU能同時實(shí)現(xiàn)數(shù)位電源與馬達(dá)控制功能,，在提升效能的同時節(jié)省空間。
無論是EV或傳統(tǒng)燃油車,，系統(tǒng)可靠度都至關(guān)重要,。在整合式動力傳動系統(tǒng)架構(gòu)中，由于可能故障損壞的零件較少,，可靠度也更高,。整合式系統(tǒng)本身雖然具備多項(xiàng)優(yōu)勢，但要確保電動車高壓電池系統(tǒng)的可靠度,，仍需要穩(wěn)健的保護(hù)功能與最佳化的散熱效益,。
設(shè)計(jì)人員能透過絕緣技術(shù)解決這類難題，采用專為嚴(yán)苛駕駛環(huán)境設(shè)計(jì),、經(jīng)過性能檢測的絕緣式閘極驅(qū)動器與調(diào)變器,。整合式診斷也是保障安全的關(guān)鍵,，而且有助動力傳動系統(tǒng)符合ASIL-D車輛安全完整性規(guī)范。
電動車市場正在快速成長,，目前全球共有約560萬部電動車,，估計(jì)至2025年，電動車將占全球總汽車銷量的30%,。2整合式動力傳動系統(tǒng)能提高功率密度40%至50%,，且大幅降低設(shè)計(jì)體積、重量,，同時提升可靠度,。
