英飞凌:商用车的电驱动方案
芝能智芯出品
英飞凌最近按照商用车的方案做了一整套的系统推荐,我们从芯片应用的角度来看看。
英飞凌给商用车的电动化转型提供的一套电力电子解决方案,探讨欧洲商用车电动化过程中所面临的挑战与需求,并深入分析英飞凌如何以其先进的电驱动系统方案满足这些需求,同时对未来的市场发展趋势和技术进步作出展望。
Part 1商用车电驱动系统需求分析
从欧洲和全球来看,主要包含市场驱动和场景分析。
随着全球范围内对碳排放限制的加强,各国政府纷纷出台相关政策法规以推动交通领域的绿色转型。例如,欧盟设定了严格的碳排放目标,促使商用车制造商加速向电动化转变。
与此同时,社会公众对于环境保护的关注度也在不断提升,零排放或低排放车辆逐渐成为市场的主流选择,像MegaWatt Charging System(MCS)这样的新充电标准进一步推动电驱动技术升级。
● 在城市配送领域,由于物流业务量的持续增长,电动商用车的需求也随之上升。这类车辆通常需要频繁地启动和停止,因此对电驱动系统的扭矩响应速度及效率提出了较高要求。
● 而在长途运输方面,则更加注重车辆的续航能力和可靠性。为了确保长时间稳定运行,电动卡车必须配备高能量密度的电池系统以及高效的电驱动装置,从而减少充电频率并维持良好的性能表现。
商用车因使用场景的不同,对电驱动系统的要求存在显著差异:
● 城市配送车辆:需要频繁启停,对电驱动系统的扭矩响应速度、效率和耐用性提出高要求。
● 长途运输卡车:长时间高速运行需要高能效的电池管理系统和高可靠性的动力输出。
面对商用车较大的负载特性,电驱动系统需具备更高的功率密度,以便在有限空间内实现更强的动力输出。
此外,为了延长续航里程、降低运营成本,系统还需保证高效的能量转换能力,在各种工况下均能实现节能效果。
最后,考虑到商用车复杂多变的工作环境及其高强度的使用频率,电驱动系统的可靠性和耐久性同样至关重要,这就意味着材料选择、封装技术和散热设计等方面都需要达到高标准。
Part 2英飞凌电驱动系统方案细节
英飞凌提供的功率模块采用了先进的碳化硅(SiC)和硅(Si)材料技术,显著降低了导通电阻,提高了开关速度和耐压能力,适用于高电压、大功率应用场景。
其CoolSiC系列功率模块能够有效降低功率损耗,提高系统效率。
● 功率模块
◎ CoolSiC™ 碳化硅技术:英飞凌的CoolSiC™模块以低开关损耗和高耐压能力为特色,特别适用于长途运输卡车等高电压、大功率场景。
◎ CoolGaN™ 氮化镓技术:在800V系统中,CoolGaN™模块实现了高达98%的转换效率,同时显著提升了功率密度。
◎ AURIX系列微控制器则凭借强大的计算能力和丰富的外设接口实现了精准的电机控制算法,确保了电驱动系统的高效运行。
◎ XENSIV系列传感器负责实时监测电机的各项参数,为控制系统提供准确反馈信息,保障了系统的精确调节与保护功能。
● 控制芯片与传感器
◎ AURIX™控制芯片:具有多核架构和实时处理能力,支持复杂电机控制算法,实现对动力输出的精确调节。
◎ XENSIV™传感器:实时监测电流、电压和温度,确保系统在极端工况下的稳定性。
英飞凌从芯片的角度,提供了高度集成化的电驱动系统解决方案,通过整合功率模块、控制芯片、传感器等组件简化了系统结构,增强了整体稳定性。
还支持多种电驱动拓扑结构,如三相全桥逆变器和多电平逆变器,可根据不同类型的商用车应用需求灵活定制。
● 高度集成的架构方案:
◎ 多拓扑结构支持:英飞凌支持多种电驱动拓扑,如全桥逆变器和多电平逆变器,可根据应用场景优化配置。
◎ 双向电能管理:支持车到网(V2G)和车载负载(V2L)功能,通过双向电能转换提升能源利用效率。
英飞凌的电驱动方案中的一大亮点在于碳化硅材料的应用,这种材料相比传统硅器件具有更低的开关损耗和更好的高温耐受性,能够在极端条件下保持稳定的性能。
针对高功率密度带来的散热难题,英飞凌开发了优化的散热技术,采用改良后的封装结构和高性能散热材料来提升散热效率,减小热阻。
基于AURIX系列控制芯片的强大运算能力,英飞凌还研发出了先进的电机控制算法,可以根据实际工况实时调整电机输出,进一步提高了系统的效率和动态响应性能。
◎ 在某城市的公交电动化项目中,英飞凌的电驱动系统表现出色,车辆启动平稳迅速,能耗明显下降,续航里程得以提升,维护成本也有所减少。
◎ 物流企业采用英飞凌的解决方案后,电动配送车队的充电时间缩短,运营效率大幅提高,车辆运行更加稳定,减少了故障停工时间,为企业带来了显著的经济效益。
小结
我们主要参考一下这套方案,别的也不多说了。先进的功率半导体器件和控制芯片,进一步优化电驱动系统的性能和效率,在这个领域器件性能决定了整体性能。
原文标题 : 英飞凌:商用车的电驱动方案
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