Monitoring and protection design, HEV and EV power system stability

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作者：Anthea Chuang, May. 16, 2019 – 

为了达到零二氧化碳(CO2)排放远景，汽车产业在多年设计、生产汽油引擎车辆以来，也开始投入以电池为主要动力来源的油电混合车(HEV)与纯电动车(EV)。甚至，也有车厂提出，未来将打造电力自给自足、零碳排放的太阳能车。无论是油电混合车、电动车，还是未来的太阳能车，其主要动力来源都将是安装在车内的电池组。然而，你可能会想，手机内部那么小的电池都可能发生爆炸，为车辆供电的电池组安全吗？

车辆电力来源的电池组，为了增加其安全性，从电池材料到整体电路设计，车厂与相关业者都下足了功夫，毕竟车辆肩负着驾驶及乘客的生命安全，不能出现丁点错误。德州仪器(TI)模拟应用经理林咏进表示，各种油电混合车或是纯电动车，再到未来可能的出现的太阳能车，唯一的目标就是降低碳排放量。而各种有电力供应动力的车辆内部电池组为了供应全车所需，并降低电池组在高压电使用环境下能具备高安全性，在设计上一定要多方面考虑。

除了电池材料之外，电池需要被监测，电池供电电路设计上也需要能够有更多保护机制，才能保障电动车行驶安全。有鉴于此，德州仪器推出精准的电池监测，以及保护设计方案。林咏进指出，新的模拟电路电池状况侦测的参考设计，内含16颗监控IC、电压误差可以小于1%，并具备汽车安全完整性等级D(ASIL D)；更重要的是，能够同时监测电压与电流的状况，"不仅可以不遗漏最糟状况的侦测，确保电池组稳定度与效能外，还能使电池续航力和行驶时间的最大化。"林咏进解释。

另外，电动车启动时，需要大量电力通过牵引逆变器与电池，此时将产生高温，可能会损坏动力系统组件；再者，电动车动力系统已逐渐朝48V高压迈进，因此在启动发电机等动力系统时，48V电压也可能造成系统过热问题。

因此，透过模拟输出温度传感器、电池管理IC，以及电容式隔离组件，将可打造体积更小、效能更高的牵引逆变系统。林咏进指出，上述组件，德州仪器已将其整合为具备感测、保护功能的闸极驱动器，适用于IGBT与碳化硅(SiC)FET，可防止过电流的发生，同时确保系统可以安全关闭。

德州仪器台湾业务经理许至全强调，透过在汽车领域长期的耕耘与技术累积，德州仪器将为汽车产业提供全面性的解决方案，其中电动车动力相关只是其中一环。此外，德州仪器不仅止于向市场推出芯片产品，而是更进一步提供完整的参考设计，以协助客户能够缩短产品设计时间，并兼顾质量与成本。

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