混合動力汽車在功率管理方面的新挑戰(zhàn)

加強(qiáng)能源效率并減少氣體排放的“綠色”汽車，增強(qiáng)保護(hù)并提高安全功能水平這兩大主要趨勢正驅(qū)動著新一代汽車的發(fā)展。顯然，采用綠色環(huán)保設(shè)計的汽車不一定就是混合動力汽車(HEV)。其實(shí)有許多傳統(tǒng)技術(shù)都可以使汽車更加符合環(huán)保要求，有助改善燃料效率和減少氣體排放，例如直接燃油噴射、可變氣門控制、停缸節(jié)油、渦輪增壓引擎、潤滑引擎等。

從節(jié)能的角度來說，我們看到不同設(shè)計和款式的“綠色汽車”。當(dāng)中有些能夠讓消費(fèi)者以更少的預(yù)算滿足他們的需要。啟動/停止(Start-stop)功能便是一個價錢合理的節(jié)能功能。這種功能使內(nèi)燃機(jī)在汽車遇上紅燈或者堵車時便會自動暫停運(yùn)作。歐洲的 OEM已經(jīng)把這種功能當(dāng)作它們的主流平臺標(biāo)準(zhǔn)功能。整個啟動 /停止功能涉及的額外成本僅為300元美金，但能節(jié)省3%到10%的燃料，效果十分顯著。如果汽車在交通非常擁擠的城市中行駛，甚至可以節(jié)省高達(dá)25%的燃料。由于啟動/停止功能能夠在一個標(biāo)準(zhǔn)12V功率網(wǎng)上運(yùn)行，不用昂貴的較高電壓系統(tǒng)、或是輕度和全混合動力汽車 (HEV) 所需的額外能源儲存電池，這種設(shè)計成為該功能的主要成本優(yōu)勢。

當(dāng)然，對很多人來說，HEV就等同于未來的綠色汽車，但我們要注意在開發(fā)中HEV都有許多不同設(shè)計，包括通過集成式啟動器交流發(fā)動機(jī)(ISA)實(shí)現(xiàn)純啟動/ 停止功能的微型HEV、不斷增加純電力駕駛能效的全HEV和插電式HEV，各種設(shè)計琳瑯滿目。由于輕度、全面及插電式HEV需要600V到1,200V之間的高電壓電子系統(tǒng)，這令設(shè)計更具挑戰(zhàn)性。為了向電動引擎汽車提供足夠的電動引擎功率，又或者為內(nèi)燃機(jī)帶來充分的支持，就需要一些大型引擎驅(qū)動，而這些大型引擎以前僅應(yīng)用于工業(yè)世界，現(xiàn)在正逐步進(jìn)入汽車應(yīng)用。除此之外，還須要把電動動力系統(tǒng)和其他新式電子系統(tǒng)集成到新的HEV汽車架構(gòu)內(nèi)。

新式電子系統(tǒng)包括能實(shí)現(xiàn)12V和高電壓功率網(wǎng)之間能源傳送的DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及空調(diào)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等眾多電子驅(qū)動系統(tǒng)。這對汽車工程和半導(dǎo)體領(lǐng)域來說都是一項挑戰(zhàn)，因?yàn)槿藗円酝剂?xí)慣在12V電池環(huán)境下工作，但現(xiàn)在忽然要面對高電壓電子帶來的危險，所以必須要把這些危險的電子系統(tǒng)安全地隔離。

此外，HEV的高電壓架構(gòu)還要部署額外的周邊系統(tǒng)以及能源和電池管理單元。因此，我們必須在功率管理領(lǐng)域開發(fā)可靠、先進(jìn)的驅(qū)動器IC和開關(guān)以應(yīng)付汽車環(huán)境的挑戰(zhàn)，其效率與成本效益又必須能確保整個設(shè)計概念的技術(shù)實(shí)際可行，同時價錢不會超過用戶可以接受范圍。IR的功率管理半導(dǎo)體能夠支持以上所有要求，但 HEV面對的主要挑戰(zhàn)在于電池本身的技術(shù)。

時至今日，包括新款鋰離子電在內(nèi)的電池，都存在技術(shù)限制和缺點(diǎn)，例如在兩次蓄電之間只能行走有限的距離；漫長的充電時間；還有電池高昂的成本、龐大的體積和重量。正當(dāng)全球電池制造商努力改善電池本身的電化學(xué)技術(shù)的同時，我們相信能夠通過智能的電子電池管理解決方案，促進(jìn)電池不斷完善，以延長電池的壽命，提供更佳表現(xiàn)，并降低成本、體積和重量。

綠色環(huán)保設(shè)計和HEV為汽車產(chǎn)業(yè)帶來功率管理的新挑戰(zhàn)，國際整流器公司(IR)在這方面具有絕對優(yōu)勢。IR擁有悠久的工業(yè)用引擎驅(qū)動功率管理的經(jīng)驗(yàn)，使我們成為獨(dú)特的汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商。IR 能夠提供高電壓驅(qū)動器IC和IGBT等高電壓功率開關(guān)。今天，我們已擁有一流的引擎驅(qū)動產(chǎn)品陣營，并且準(zhǔn)備在未來12個月內(nèi)推出超過200款特別為惡劣汽車環(huán)境設(shè)計的新型汽車產(chǎn)品。以我們的引擎控制IC為例，該 IC 已經(jīng)集成了多種安全功能，以便在電力引擎出現(xiàn)短路時防止發(fā)生災(zāi)難性故障。此外，最新的無鍵合線汽車用DirectFET產(chǎn)品線，不但為DC/DC轉(zhuǎn)換器和電池管理系統(tǒng)的設(shè)計帶來非常低的導(dǎo)通電阻，同時更免除了鍵合線，從而能夠在非?？焖俚拈_關(guān)狀況下，寄生電感基本上可以達(dá)到零，同時擁有一流的EMI表現(xiàn)。

IR的汽車業(yè)務(wù)部門具有五個產(chǎn)品線，包括高電壓驅(qū)動器IC、智能功率IC、智能開關(guān)、MOSFET，以及適用于低、中和高達(dá)1,200V的高電壓IGBT開關(guān)。IR能為一部現(xiàn)代化HEV中找到的幾乎所有功率管理應(yīng)用，提供全面芯片組解決方案。