汽車的自動駕駛、電池管理、動力傳動系以及充電樁的相關技術導向

　　瑞薩電子的主驅電機控制方案經歷了多年研發，現已經發展了5代。目前面向市場的方案有兩種，一種是體積為0.9L的電機控制器(Inverter),風冷的機電一體化20kW方案，此方案對合作車廠技術能力要求比較高，目前正在與某個日本車廠合作。另一種為更加成熟的方案，是體積在2.9L液冷的電機控制器(40～60kW)。與目前國內主流產品比較契合，已經開始與國內車廠進行產品研發。

　　兩種方案的器件均由瑞薩主流產品構成，現階段主要還是方案原型，需要跟車廠確認具體參數才可以進行產品匹配設計。而0.9L和2.9L的控制器體積，將會大大提升產品在車內配置的靈活性。在現有方案的基礎上，我們將會很快推出符合最嚴格功能安全性的設計。預計近期，瑞薩將會推出符合ISO26262的ASIL-D標準的主驅電機控制方案。

　　Powertrain設計持續地提高效率

　　當下傳統汽車與電動汽車的發展如火如荼，功率電子方面的主要趨勢包括：增大功率密度，延長到10萬次以上的循環壽命，降低成本，提高效率。

　　混動和電動汽車的動力總成設計持續地提高效率和減少CO2排放。電動/混動汽車動力總成中使用更少的機械零件，更多的電子元件，設計規則和對可靠性的要求跟傳統汽車漸行漸遠。由于電動/混動汽車市場的快速增長，動力總成的設計周期越來越短。OEM廠家和一級廠家更供應商緊密合作，減少設計實踐，采用最新技術。

充電樁技術與解決方案

　　目前我國有4.9萬個充電樁，2020年規劃建成480萬個，這意味著未來有龐大的市場。

　　三菱電機快速充電的大功率、低損耗解決辦法

　　隨著新能源乘用車市場的發展越來越大，充電市場將會有變革性的方案出現，比如大功率集中充電站出現，以滿足充電的通用性和便利性要求。而大功率集中充電站的運營會由市場引導，并追求系統的高效率、低運營費用和低建設投入。

　　為了應對充電快速化的大功率需求，并考慮這一市場對性價比的要求，三菱電機推出了最新一代的通用工業IGBT模塊。在新推出的第7代IGBT模塊中，三菱電機采用了最新一代的IGBT硅片和二極管硅片，進一步降低了功率模塊的損耗(相比6.1代模塊，降低約10%)，從而有利于散熱設計并提升系統效率;同時還采用了創新的封裝結構，比如一體化的基板技術(提升熱循環壽命)，以及低的內部雜散電感(更好地滿足客戶的易用性需求)。而隨著模塊的預涂相變熱界面材料(PC-TIM)的應用，能夠進一步保證系統設計的精確度，并且能夠將設計的精度和可靠性保持到成品并提供給最終客戶，同時還可以減少系統裝配中的工序，降低生產成本。

　　可靠性是充電樁當下應該蓄力之處

　　隨著新能源汽車的發展，對充電設施提出了充電快速化、通用化、高效化和智能化等挑戰要求。從充電樁電源供電設計的角度來看，充電樁行業發展的挑戰在于電源產品的可靠性，特別是需要考慮在各種特殊、極端情況下電源產品的可靠性。

　　憑借扎實的研發實力，可靠的電源及信號接口產品，針對目前國內發展迅猛的充電樁行業，金升陽為行業客戶設計了針對交直流充電樁的電源及通信接口產品整體解決方案。

　　直流充電樁輔助供電系統包含了兩個電源部分和兩個通信部分。

　　電源部分中，首先需考慮大電流充電情況下BMS的輔助供電。在最新的國標中將此電源統一標定為12V10A的電源，且后續在BMS管理方面，乘用車與大巴車的BMS供電系統將統一標準。因此，選擇具有主動式PFC功能的LI120-10B12輸出12V給BMS系統供電。

　　主控系統的電源部分，選用LH40-10B24給HMI顯示屏以及繼電器供電。再通過K7812-500R3和K7805-500R3轉換為12V和5V分別給監控安防單元和MCU供電。

　　在通信部分中，本方案應用了三種通信，CAN通信、485通信和232通信。CAN通信連接了車載BMS、非車載充電機以及主控系統;485通信連接了刷卡模塊、電表等;顯示屏的串口通常采用232的通信方式。基于內部的點對點通信，有時也可采用非隔離的通信方式。

　　充電樁產品急需提高用戶體驗

　　目前國內不管是對新能源汽車還是對充電樁的需求都是越來越大，對其產業前景看，新能源汽車是未來汽車技術升級、乃至整個汽車行業產品轉型的一個重要方向， 同時，新能源汽車以及充電樁是當前最受關注的國家新興戰略性產業之一。

　　充電樁作為新能源汽車最重要的配套設備，其完善與推廣將直接決定新能源汽車能否全面鋪開。如今新能源汽車充電支付體驗不好，各個廠家推出各自的硬件和軟件，支付方案也不同，其相互之間難以實現通用，亟待市場逐步完善及規范，以提高用戶體驗。 另外，目前充電樁能同時充電的汽車數目有限，不同電池的智能識別與適應、輸出電流及電壓的穩定性和快速充電的控制策略與方法，在充電過程中還需注意安全控制和管理，比如電池管理系統、充電機、煙霧報警系統的安全監控網絡，都需要規范出統一的標準。

　　針對充電樁國網標準，英蓓特推出了基于TI AM335X 系列的充電樁計費模塊，豐富各種通訊接口，方案整體框圖如圖2所示。

　　充電樁數據處理、人機交互主要通過Mini8600B工控主板來實現。它采用Cortex-A8構架，工作頻率達800MHz，預裝linux操作系統。另外，對于交流充電樁，我們推出了高性價比的計費模塊案例——基于atmel AT91SAM9G45來實現的交流充電樁案例。

　　安全是充電樁的硬性指標

　　由于充電樁的工作電壓和電流都達到了非常高的程度，確保充電過程的安全是充電樁設計和實施的一個挑戰。安全的基礎在于充電樁與電池管理系統(BMS)之間的通信。《電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議》規定，充電樁與電池管理系統之間的通信采用CAN2.0B通信協議，通信速率為250kbs。由于BMS用于檢測電池充電過程中的電流、電壓和溫度，因而充電樁與電池管理系統之間的通信對于充電過程的管理和安全性非常關鍵。為了避免通信干擾，通信接口獨立于總成控制系統之外。在充電樁設計時還必須要考慮充電接口溫度監控、電子鎖、絕緣監測和泄放電路等功能，這些都是從設計到工程實施需要考慮的技術挑戰。

　　RS Components(簡稱RS)擁有多個全球知名品牌的產品線，涵蓋了從元器件到測試方案的所有產品。RS提供的方案是在多家供應商產品基礎上的更好優化，不僅如此，RS也與Facom, Stanley, DeWalt and Bacho等歐洲著名的工具廠商合作，為國內客戶提供所需的手動和電動工具。RS的Fluke-345和Fluke-435-II、Tektronix MDO3000/4000系列、Megger MFT/MIT以及RS Pro/ Iso-Tech的測試和評估方案，可分別用于能效、絕緣方案、以及高性價比系統方案等方面的測試測量與評估。

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本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第7期第13頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。