廠商有推哪些適用于混合動(dòng)力汽車應(yīng)用中的功能器件？

DC/DC變換器有許多應(yīng)用領(lǐng)域，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等新能源汽車是其主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。DC/DC變換器在電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車中主要有以下三種應(yīng)用類型，我們一起來(lái)了解一下。

一、高壓升壓器

這種高壓升壓器，是一種選擇性的架構(gòu)，主要是某些整車企業(yè)為了提高動(dòng)力系統(tǒng)的效率，選擇用一個(gè)Boost的升壓器來(lái)提高逆變器輸入的總線電壓。

因此，這個(gè)部件集成在逆變器里面，作為動(dòng)力總成的一部分。

此類器件，由于在特定的部件條件下，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化出來(lái)的一個(gè)附帶產(chǎn)物，并不是每個(gè)整車企業(yè)都需要選擇。

特別是隨著鋰電化帶來(lái)的系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高，這個(gè)器件對(duì)于普通的零配件企業(yè)而言不是很好的機(jī)會(huì)。

二、高低壓轉(zhuǎn)換器(輔助功率模塊)

此模塊的主要作用是取代傳統(tǒng)的12V發(fā)電機(jī)。

強(qiáng)混以上的系統(tǒng)之中，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)高壓繼電器對(duì)高壓電池系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)電，傳統(tǒng)的12V用電負(fù)荷，則完全依靠這個(gè)DC/DC變換器供給，因此傳統(tǒng)的用電負(fù)荷補(bǔ)給也就落實(shí)到了這里。

此類器件，幾乎所有的新能源汽車都會(huì)應(yīng)用，功率范圍從1KW-3KW，也是未來(lái)48V系統(tǒng)的一個(gè)核心元件。

全球知名車載DC/DC變換器生產(chǎn)廠家“迪龍新能源”提供的產(chǎn)品主要是這類器件，當(dāng)然還有車載充電機(jī)OBC、車載集成一體機(jī)、DC/DC電源模塊等產(chǎn)品。

車載DC/DC變換器、車載充電機(jī)OBC以及車載集成一體機(jī)被統(tǒng)稱為車載電源。

迪龍DC/DC變換器

迪龍新能源是國(guó)內(nèi)車載電源細(xì)分領(lǐng)域龍頭企業(yè)，也是全球知名的車載電源產(chǎn)品生產(chǎn)供應(yīng)商。

其研發(fā)生產(chǎn)的車載DC/DC變換器已經(jīng)出口到韓國(guó)、日本、東南亞、澳大利亞、加拿大、意大利、歐美等數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

被廣泛應(yīng)用于中高端純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)商務(wù)車、純電動(dòng)大巴車、高端電動(dòng)工程機(jī)械車、電動(dòng)船(艇)等領(lǐng)域。

迪龍 DC/DC變換器

此類高壓轉(zhuǎn)低壓DC/DC變換器的功能是將動(dòng)力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換為12V、24V、48V的低壓直流電，為汽車儀表、車燈、雨刷等低壓電氣設(shè)備提供電能。

目前迪龍新能源公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的DC/DC變換器已經(jīng)涵蓋了自冷式、風(fēng)冷式、水冷式、可集成式和客車專用式等類型產(chǎn)品，產(chǎn)品輸出功率范圍覆蓋了0.3KW-5KW，充分滿足市場(chǎng)對(duì)不同功率產(chǎn)品的需求。

三、12V電壓穩(wěn)定器

12V電壓穩(wěn)定器，主要是用在部分Start-Stop系統(tǒng)，目前在歐洲SS系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用非常廣泛了。

在啟動(dòng)過(guò)程中，如果采用某種架構(gòu)用來(lái)防止電壓波動(dòng)對(duì)一些敏感器件產(chǎn)生影響，這里的敏感負(fù)載主要包括用戶可見(jiàn)的用電負(fù)載，如內(nèi)飾燈和收音機(jī)等。

電壓穩(wěn)壓器的功率等級(jí)，隨著敏感用電器的負(fù)荷而定，一般為200-400W。

總體而言，此類器件功率等級(jí)較小，成本要求較為苛刻，歐洲的零部件廠家切入較早，這類器件的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

一般說(shuō)來(lái)，混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池、混合動(dòng)力控制系統(tǒng)等。內(nèi)燃機(jī)是現(xiàn)今應(yīng)用于汽車最主要的動(dòng)力裝置。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車有所不同，混合動(dòng)力汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)需較長(zhǎng)時(shí)間以大功率運(yùn)轉(zhuǎn)，但不需頻繁改變功率輸出。

混合動(dòng)力汽車的電動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力來(lái)減少燃料的消耗和實(shí)現(xiàn)低污染，或在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)實(shí)現(xiàn)“零污染”?；旌蟿?dòng)力汽車上電動(dòng)機(jī)的工作條件及其工作模式與傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)相比有著很大的區(qū)別，這些區(qū)別使得工業(yè)電動(dòng)機(jī)不適合在汽車上使用?；旌蟿?dòng)力汽車可以采用直流電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)、永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等。隨著混合動(dòng)力汽車的發(fā)展，直流電機(jī)已經(jīng)很少采用，大多采用感應(yīng)電機(jī)和永磁電機(jī)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用也得到重視，還可以采用特種電機(jī)作為混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

混合動(dòng)力汽車一般具有兩個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)，一個(gè)是為車上常規(guī)電器提供電壓的低壓(如12V)直流動(dòng)力電池系統(tǒng)和另一個(gè)高電壓直流動(dòng)力電池系統(tǒng)。高電壓直流動(dòng)力電池系統(tǒng)經(jīng)過(guò)DC/AC變換器給電機(jī)提供交流電能，同時(shí)它還將存儲(chǔ)電機(jī)發(fā)電所產(chǎn)生并經(jīng)DC/DC變換器變換后的直流電。高壓直流動(dòng)力電池系統(tǒng)儲(chǔ)電量和電壓隨混合動(dòng)力系統(tǒng)的要求而變化?；旌蟿?dòng)力汽車的高壓直流動(dòng)力電池從36~600V以上不等，所有混合動(dòng)力設(shè)計(jì)采用串聯(lián)連接的動(dòng)力電池均是為了獲取所需的直流電源電壓。

在混合動(dòng)力汽車上普遍地采用以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，各種諸如自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)(Fuzzy)、專家控制系統(tǒng)(ExpertSystem)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NeuralNetworks)等智能控制系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到了混合動(dòng)力汽車上，使混合動(dòng)力汽車更加安全、節(jié)能、環(huán)保和舒適。

日益嚴(yán)格的能效及環(huán)保法規(guī)推動(dòng)汽車功能電子化趨勢(shì)的不斷增強(qiáng)和混合電動(dòng)汽車/電動(dòng)汽車(HEV/EV)的日漸普及，這加大了對(duì)高能效和高性能的電源和功率半導(dǎo)體器件的需求。安森美半導(dǎo)體作為汽車功能電子化的領(lǐng)袖之一和全球第二大功率分立器件和模塊半導(dǎo)體供應(yīng)商，提供廣泛的高能效和高可靠性的系統(tǒng)方案，并采用新型的寬禁帶材料如碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，用于汽車功能電子化和HEV/EV應(yīng)用。

HEV/EV重點(diǎn)應(yīng)用及方案概覽

HEV/EV的重點(diǎn)應(yīng)用有：車載充電器、電池管理、牽引逆變器、輔助逆變器、48 V皮帶啟動(dòng)發(fā)電機(jī)(BSG)和DC-DC轉(zhuǎn)換器。

典型的HEV/EV高壓應(yīng)用框圖如圖1所示。交流電源通過(guò)車載充電器輸出直流電源，由電池管理系統(tǒng)給高壓電池充電，同時(shí)，高壓電池為主逆變器、輔助高壓逆變器及高壓PTC加熱器提供電源，除了以上高壓負(fù)載以外，HEV/EV汽車還有很多低壓負(fù)載，需要高壓轉(zhuǎn)低壓 (HV-LV) 的DC-DC提供電源。

對(duì)于車載充電器，可采用溝槽IGBT分立器件及模塊、超級(jí)結(jié)MOSFET、SiC MOSFET分立器件及模塊作為PFC升壓開(kāi)關(guān)及DC-DC全橋，同時(shí)采用整流器作為輸入輸出整流橋及PFC升壓應(yīng)用。對(duì)于主逆變器，可采用IGBT裸片、SiC MOSFET裸片、分立器件及模塊。對(duì)于HV-LV DC-DC，可采用溝槽IGBT分立器件及模塊、超級(jí)結(jié)MOSFET、SiC MOSFET分立器件及模塊作為全橋，及采用整流器作為輸出整流橋。對(duì)于輔助逆變器，可采用溝槽IGBT分立器件及模塊。對(duì)于高壓PTC加熱器，可采用溝槽和平面IGBT分立器件。對(duì)于48 V BSG，可采用中壓MOSFET模塊。

汽車IGBT分立器件

安森美半導(dǎo)體的IGBT技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位，已從最早的穿通型(PT)、非穿通型(NPT)發(fā)展到了現(xiàn)在的場(chǎng)截止(FS)平面及溝槽工藝。FS IGBT的特性及性能為：低導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗;正溫度系數(shù)便于并聯(lián)運(yùn)行;最大結(jié)溫 : Tj=175degC;緊密的參數(shù)分布;大的安全工作區(qū)域(SOA)。目前安森美半導(dǎo)體的第三代場(chǎng)截止(FSIII)工藝的產(chǎn)品性能已接近行業(yè)頂尖水平，并將于2018年開(kāi)始研發(fā)FSIV工藝。

安森美半導(dǎo)體目前提供的汽車級(jí)分立IGBT的電壓范圍主要是600 V至650 V、電流范圍從20 A至160 A，同時(shí)提供D2PAK、TO247等多種封裝選擇。

除了傳統(tǒng)的 分立器件和模塊，安森美半導(dǎo)體同時(shí)提供汽車級(jí)裸片，目前公司已量產(chǎn)的IGBT和快恢復(fù)二極管(FRD)裸片主要是650 V產(chǎn)品，電流包含160 A、200 A和300 A，同時(shí)積極研發(fā)750 V和1200 V IGBT和FRD裸片。

安森美半導(dǎo)體提供集成電流檢測(cè)及溫度檢測(cè)的IGBT裸片。電流檢測(cè)功能通過(guò)測(cè)量一個(gè)并聯(lián)的小IGBT的電流，然后乘以一個(gè)已知的比例因子來(lái)實(shí)現(xiàn)，適用于過(guò)流、芯片組算法來(lái)提高整個(gè)溫度范圍內(nèi)的電流檢測(cè)精度。溫度檢測(cè)功能通過(guò)測(cè)量一串多晶硅二極管的正向電壓VF來(lái)實(shí)現(xiàn)，VF與溫度線性相關(guān)，用作硅結(jié)的精確的溫度傳感器。

汽車高壓整流器

根據(jù)不同的應(yīng)用，整流器可選擇更低導(dǎo)通損耗或更低開(kāi)關(guān)損耗的產(chǎn)品，各類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)及應(yīng)用如圖2所示。

安森美半導(dǎo)體量產(chǎn)的汽車級(jí)高壓整流器包括600 V、1000 V和1200 V的產(chǎn)品，電流從4 A至80 A，提供DPAK、TO220和TO247等多種封裝選擇。

牽引逆變器功率模塊

安森美半導(dǎo)體創(chuàng)新了雙面散熱汽車高壓功率模塊，用于牽引逆變器，采用雙面可焊接工藝晶圓集成電流及溫度檢測(cè)功能，結(jié)合緊湊的布局，從而實(shí)現(xiàn)同類產(chǎn)品最佳的熱性能及電氣性能：降低約40% 熱阻，雜散電感低至7 nH。其模塊化的結(jié)構(gòu)增加功率密度，減小尺寸、重量及成本，實(shí)現(xiàn)緊湊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)最佳的溝槽場(chǎng)截止IGBT配合軟恢復(fù)二極管以提供最佳性能。超低寄生效應(yīng)的單個(gè)裸片實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的門極驅(qū)動(dòng)器，額外的表面使其它電子器件如總線電容實(shí)現(xiàn)無(wú)源散熱，精密的傳感器用于高速及準(zhǔn)確的系統(tǒng)診斷。

該系列模塊提供650 V和1200 V電壓選擇，額定電流400 A至1000 A，滿足廣泛的功率等級(jí)，最多可擴(kuò)展至6套，用于包括升壓轉(zhuǎn)換器的完整混合逆變器動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最低的系統(tǒng)成本。

其模塊化及通用設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)水平及垂直裝配。對(duì)于水平安裝，電源腳支持螺釘、焊接或焊錫連接，提供多種引腳彎曲選項(xiàng)，信號(hào)引腳支持press fit選項(xiàng)。對(duì)于垂直安裝，提出超緊湊的3D概念，最適用于混合電動(dòng)汽車及插電混合電動(dòng)汽車(HEV & PHEV)，集成逆變器、發(fā)電機(jī)及DC-DC升壓器到單個(gè)液體冷卻系統(tǒng)。