面向新興微混合動(dòng)力應(yīng)用的先進(jìn)電力電子解決方案
加入技術(shù)交流群
雙電池技術(shù)的典型系統(tǒng)框圖如圖2所示。ICE運(yùn)行時(shí)，電源開關(guān)Q1保持接通狀態(tài)，這樣負(fù)載就完全由主電池(Vbat)以及交流發(fā)電機(jī)供電。停車時(shí)，ICE關(guān)閉，只有Vbat為負(fù)載供電。引擎重新啟動(dòng)時(shí)，主電源Vbat還需要為啟動(dòng)電機(jī)提供高達(dá)1,000A的大瞬態(tài)電流，這會(huì)導(dǎo)致Vbat終端處的瞬態(tài)電壓降至6V。為了防止電力電子電路由于電池發(fā)生瞬態(tài)事件而關(guān)閉，控制器會(huì)向Q1發(fā)送一個(gè)關(guān)閉信號(hào)，以便斷開Vbat與負(fù)載的連接。同時(shí)，輔助電池(Vaux)會(huì)為負(fù)載供電，并保持電池電壓。引擎成功重啟且交流發(fā)電機(jī)重新開始工作之后，Q1接通，系統(tǒng)回到車輛運(yùn)行模式。電源開關(guān)Q1和控制器還是電池反接保護(hù)電路的一部分。如果Vbat反接，Q1就會(huì)保持關(guān)閉狀態(tài)，因?yàn)榭刂破鳑]有發(fā)出信號(hào) - 它通過終止反向電流路徑來保護(hù)負(fù)載上的電路。
圖2：微混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的雙電池開關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)框圖。
另一種方法的配置類似，但是采用DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器，而不是輔助電池，如圖3所示。引擎重新啟動(dòng)時(shí)，旁路開關(guān)Q1會(huì)將主電池(Vbat)與負(fù)載斷開，DC/DC轉(zhuǎn)換器在啟動(dòng)過程中為負(fù)載提供升壓。DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器由1個(gè)電感、2個(gè)電源開關(guān)(Q2和Q3)和1個(gè)輸出電容組成。Q2接通時(shí)，所有能量均儲(chǔ)存在電感處 - 在此期間Q3斷開，然后在Q2斷開的時(shí)候，電感通過Q3將能量傳遞給負(fù)載。Q2的占空比取決于主電源上的電壓和負(fù)載終端上的電壓。PWM控制器在連續(xù)導(dǎo)通模式下控制這種同步DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器以保持Vload。
圖3：微混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞南到y(tǒng)框圖。
國(guó)際整流器(IR)公司為微混合動(dòng)力系統(tǒng)提供了汽車級(jí)系統(tǒng)解決方案。對(duì)于電池開關(guān)，表面貼裝MOSFETAUIRF1324S-7P的最高導(dǎo)通電阻Rds(on)(最大值)低至1mΩ，而輸出電流則高達(dá)240A。對(duì)于引腳封裝，IR提供了采用傳統(tǒng)TO-262封裝的AUIRF1324L，其最高Rds(on)為1.65mΩ，并且可以利用采用新型WideLead TO-262封裝的產(chǎn)品AUIRF1324WL將最高Rds(on)值降低20%左右。引線越寬意味著在MOSFET源極處安裝內(nèi)部接線的空間越多，從而降低了Rds(on)，改善了封裝內(nèi)的線焊，進(jìn)而將最大額定漏電流提高了30%左右。24V 1324系列的所有MOSFET均適于電池開關(guān)應(yīng)用。IR還擁有Rds(on)低至1.25mΩ的40V汽車級(jí)MOSFET，適于DC/DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用。
IR汽車級(jí)高端MOSFET驅(qū)動(dòng)器AUIR3240S專門為驅(qū)動(dòng)起止應(yīng)用的電池電源開關(guān)而設(shè)計(jì)，如圖4所示。AUIR3240S是一款起止系統(tǒng)專用高集成度升壓轉(zhuǎn)換器，該系統(tǒng)在堵車時(shí)幫助汽車暫停引擎運(yùn)行。該系統(tǒng)需要一個(gè)“板網(wǎng)穩(wěn)定器”，通過電源開關(guān)在引擎啟動(dòng)時(shí)將輔助電力系統(tǒng)與起動(dòng)器和主電池?cái)嚅_。AUIR3240S可以并行驅(qū)動(dòng)幾個(gè)MOSFET，能夠?qū)崿F(xiàn)極低的導(dǎo)通電阻(Rds(on))和低于50?A的電流消耗。新器件可以提供15V輸出電壓，而且輸入電壓范圍很寬(4~36V)。AUIR3240S 還可以診斷輸出電流，并具備適于穩(wěn)定設(shè)計(jì)的熱傳感器接口。
圖4：采用AUIR3240S和AUIRF1324S-7P的雙電池系統(tǒng)解決方案。
微混合動(dòng)力起止系統(tǒng)的光明前途取決于很多因素——如何降低啟動(dòng)電壓降、如何將更多的電子器件整合到起動(dòng)器中、新電池技術(shù)的發(fā)展方向如何……考慮到微混合動(dòng)力系統(tǒng)的巨大潛力，電力電子供應(yīng)商和汽車制造商一定會(huì)找到合適的解決辦法。
評(píng)論