混合動(dòng)力汽車(chē)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(chē)，增強(qiáng)保護(hù)并提高安全功能水平這兩大主要趨勢(shì)正驅(qū)動(dòng)著新一代汽車(chē)的發(fā)展。顯然，采用綠色環(huán)保設(shè)計(jì)的汽車(chē)不一定就是混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)。其實(shí)有許多傳統(tǒng)技術(shù)都可以使汽車(chē)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(mén)控制、停缸節(jié)油、渦輪增壓引擎、潤(rùn)滑引擎等。

從節(jié)能的角度來(lái)說(shuō)，我們看到不同設(shè)計(jì)和款式的“綠色汽車(chē)”。當(dāng)中有些能夠讓消費(fèi)者以更少的預(yù)算滿(mǎn)足他們的需要。啟動(dòng)/停止(Start-stop)功能便是一個(gè)價(jià)錢(qián)合理的節(jié)能功能。這種功能使內(nèi)燃機(jī)在汽車(chē)遇上紅燈或者堵車(chē)時(shí)便會(huì)自動(dòng)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(tái)標(biāo)準(zhǔn)功能。整個(gè)啟動(dòng) /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(chē)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(dòng)/停止功能能夠在一個(gè)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(dòng)力汽車(chē) (HEV) 所需的額外能源儲(chǔ)存電池，這種設(shè)計(jì)成為該功能的主要成本優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，對(duì)很多人來(lái)說(shuō)，HEV就等同于未來(lái)的綠色汽車(chē)，但我們要注意在開(kāi)發(fā)中HEV都有許多不同設(shè)計(jì)，包括通過(guò)集成式啟動(dòng)器交流發(fā)動(dòng)機(jī)(ISA)實(shí)現(xiàn)純啟動(dòng)/ 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(jì)琳瑯滿(mǎn)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(jì)更具挑戰(zhàn)性。為了向電動(dòng)引擎汽車(chē)提供足夠的電動(dòng)引擎功率，又或者為內(nèi)燃機(jī)帶來(lái)充分的支持，就需要一些大型引擎驅(qū)動(dòng)，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(chē)應(yīng)用。除此之外，還須要把電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)和其他新式電子系統(tǒng)集成到新的HEV汽車(chē)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(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等眾多電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這對(duì)汽車(chē)工程和半導(dǎo)體領(lǐng)域來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)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(duì)高電壓電子帶來(lái)的危險(xiǎn)，所以必須要把這些危險(xiǎn)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(kāi)發(fā)可靠、先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)器IC和開(kāi)關(guān)以應(yīng)付汽車(chē)環(huán)境的挑戰(zhàn)，其效率與成本效益又必須能確保整個(gè)設(shè)計(jì)概念的技術(shù)實(shí)際可行，同時(shí)價(jià)錢(qián)不會(huì)超過(guò)用戶(hù)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(duì)的主要挑戰(zhàn)在于電池本身的技術(shù)。

時(shí)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(zhǎng)的充電時(shí)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(shí)，我們相信能夠通過(guò)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(zhǎng)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(jì)和HEV為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)功率管理的新挑戰(zhàn)，國(guó)際整流器公司(IR)在這方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。IR擁有悠久的工業(yè)用引擎驅(qū)動(dòng)功率管理的經(jīng)驗(yàn)，使我們成為獨(dú)特的汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商。IR 能夠提供高電壓驅(qū)動(dòng)器IC和IGBT等高電壓功率開(kāi)關(guān)。今天，我們已擁有一流的引擎驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品陣營(yíng)，并且準(zhǔn)備在未來(lái)12個(gè)月內(nèi)推出超過(guò)200款特別為惡劣汽車(chē)環(huán)境設(shè)計(jì)的新型汽車(chē)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(shí)防止發(fā)生災(zāi)難性故障。此外，最新的無(wú)鍵合線(xiàn)汽車(chē)用DirectFET產(chǎn)品線(xiàn)，不但為DC/DC轉(zhuǎn)換器和電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)非常低的導(dǎo)通電阻，同時(shí)更免除了鍵合線(xiàn)，從而能夠在非?？焖俚拈_(kāi)關(guān)狀況下，寄生電感基本上可以達(dá)到零，同時(shí)擁有一流的EMI表現(xiàn)。

IR的汽車(chē)業(yè)務(wù)部門(mén)具有五個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)，包括高電壓驅(qū)動(dòng)器IC、智能功率IC、智能開(kāi)關(guān)、MOSFET，以及適用于低、中和高達(dá)1,200V的高電壓IGBT開(kāi)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。