MHEV馬達驅動  TI 掌握關鍵

圖說:TI新推出的無刷直流(BLDC)馬達驅動IC,實現多項領先業界的創新。

圖說:TI新推出的無刷直流(BLDC)馬達驅動IC,實現多項領先業界的創新。

在車用電子擁有數十年經驗的德州儀器(TI),針對市場看好的48-V輕型油電混合車(MHEV),最近推出無刷直流(BLDC)馬達驅動IC(DRV3255-Q1),宣稱可協助48-V 動力總成系統的尺寸縮小30%,以最高安全規範 (ASIL) D、高功率達30kW表現,不但保護系統免受開關暫態電流高達95V的影響,而且工作耐受溫度範圍從零下40°C至150°C。

深入了解汽車系統、不斷進步創新、保持穩定供貨,可說是TI得以在汽車電子市場名列前茅的關鍵所在。從2014年至今,TI每年推出500 種新的車用 IC,累積至今已經有7,000 種類比和嵌入式產品通過汽車認證。在汽車系統的專業知識上,TI不但孰悉150個汽車系統,並累積350多種電路參考設計,在品質方面,也已通過包括 IATF、ISO 和 OHSAS等認證。此外,分布全球 14 個生產基地、TI擁有自己的製程和封裝技術,也讓該公司的供貨相對穩定。

TI馬達驅動系統副總裁暨總經理 Kannan Soundarapandian指出,TI的產品組合和系統專業知識能夠協助工程師解決複雜的設計難題,並以更快的腳步,將電氣化、效率連線且自動化的汽車推向市場。


圖說:TI馬達驅動系統副總裁暨總經理 Kannan Soundarapandian

基於環境保護及地球生態永續,歐盟以法規及高額罰款來規範汽車的二氧化碳排放,罰則的壓力大到各車廠積極邁向電氣化。其中,48V輕型油電混合車(Mild Hybrid Electric Vehicle, MHEV)比起傳統燃油車,電子零組件導入複雜度不高,加上成本優勢,因次被視為是兼備提供消費者駕乘價值提升及快速符合法規要求的解決方案,成為成長力最被看好的車系。

根據巴黎協定(COP21),2030年溫室氣體排放量必須比1990年減少40%。為了降低汽車排放二氧化碳,各大車廠無不朝電氣化的方向努力。這是一項綜合時間、成本、供應鏈、設計創新的嚴苛挑戰。

在傳統的燃油汽車上採用48V電壓系統的概念,係由五大德系車廠Audi、BMW、Daimler、Porsche及VW共同提倡。由於純電動車(BEV)有兩大關鍵障礙有待克服,其一是電池售價高,其二則是充電站普及速度太慢。相較之下,MHEV被認為是一個兼顧降低二氧化碳排放量及成本的經濟型解決方案。

放眼全球車廠,自2016年第一部MHEV量產問世以來,如今,無論是擁有百年歷史的 Maserati、德系車廠Audi、Mercedes-Benz,韓系Hyundai、Kia、美系FCA、Ford及中系的吉利等,皆紛紛推出48V MHEV車款,市場需求十分看好。

Soundarapandian指出,和純電動車相比,MHEVs 透過使用 48-V 馬達協助內燃機提升效益,讓車廠在維持原來供應鏈的前提下,馬上就可減少22%的溫室氣體排放,並在環保法規上快速達標。他分析,在MHEV馬達驅動系統上,設計者必須面臨四大挑戰,分別是尺寸精巧、安全性、高功率,以及對於嚴苛環境的高耐受度。

他表示,TI新推出的無刷直流(BLDC)馬達驅動IC(DRV3255-Q1)可以完全支持開發者所面臨的挑戰。包括尺寸精簡30%、最高的安全規範、功率高達30kW,以及保護系統免受開關暫態電流高達95V的影響,而且保證耐受溫度從零下40°C至150°C。 


圖說:DRV3255-Q1可以在嚴寒及酷熱的環境下工作

Soundarapandian強調,透過高度整合能力,DRV3255-Q1一方面簡化了 MHEV 的設計,同時也縮減了電路板空間和物料成本。他指出,DRV3255-Q1是業界第一款整合高低壓側主動短路邏輯元件的三相位 48-V BLDC 馬達驅動IC,可直接省去外部電晶體與控制邏輯元件,因此可讓48-V 動力總成系統縮小 30%。另外,由於RV3255-Q1 整合主動短路邏輯元件和動態故障反應,讓設計人員可以根據系統需求,安排連接「金屬氧化半導體場效應電晶體」(MOSFET),避免因過電壓所造成的災難性系統故障。在過電壓情況下,動態故障反應會將馬達驅動IC自動切換至主動短路模式,防止車輛馬達與電力元件受過電壓應力影響,同時提供最佳系統性能。

DRV3255-Q1應用於48-V 馬達發電機和電動輔助轉向系統,可加速實現未來汽車系統。在安全性方面,TI這顆無刷直流馬達驅動IC符合 ISO26262 標準規範,因此可以讓客戶的系統可以實現最高級別的風險管理 (ASIL) D。而可支援達30 kW的高功率, 意味著除了轎車、 SUV休旅車外,即使在貨卡車等重型車上,也能正常運作。