ZHCABS8B September   2022  – February 2026 AM2631 , AM2631-Q1 , AM2632 , AM2632-Q1 , AM2634 , AM2634-Q1 , UCC14130-Q1 , UCC14131-Q1 , UCC14140-Q1 , UCC14141-Q1 , UCC14240-Q1 , UCC14241-Q1 , UCC14340-Q1 , UCC14341-Q1 , UCC15240-Q1 , UCC15241-Q1 , UCC5870-Q1 , UCC5871-Q1 , UCC5880-Q1 , UCC5881-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 简介
  5. 架构和趋势
    1. 2.1 两电平逆变器和三电平逆变器
    2. 2.2 电驱动桥和多合一架构
    3. 2.3 牵引逆变器设计的其他趋势
  6. 支持牵引逆变器的关键技术
  7. 微控制器和电源管理 IC
    1. 4.1 C2000™ 系列
    2. 4.2 电源管理 IC
  8. 隔离式栅极驱动器
  9. 低压隔离式偏置电源
  10. 高压隔离式偏置电源
  11. 直流链路有源放电
  12. 转子位置感应
  13. 10隔离式电压和电流检测
    1. 10.1 隔离式电流检测
    2. 10.2 隔离电压检测
  14. 11系统工程和参考设计
  15. 12结语
  16. 13参考资料

电驱动桥和多合一架构

改进系统级集成的一个示例是实现电驱动桥,将电力电子系统、电机和变速器组合在一个外壳中。电驱动桥通过实现更高扭矩和极高转速来提高电机性能,同时改进的冷却功能和线圈绕组结构可提高功率密度和电机效率。电驱动桥如今已得到广泛应用,可见于前桥和后桥驱动以及双电机车型中。

集成可以扩展到电动动力总成的其他部分。这推动了多合一系统集成趋势的兴起,将更多的动力总成元件组合起来,从而有可能改善尺寸、成本、效率和重量。多合一设计不存在标准组合。通常,表 2-1 中的元件最高可实现十二合一级组合。

表 2-1 电动动力总成中的不同元件集成级别
元件多合一设计名称
电机三合一(电驱动桥)六合一八合一十二合一
逆变器
变速箱
车载充电器 (OBC)
高压直流/直流转换器
配电单元 (PDU)
车辆控制单元 (VCU)
电池管理系统 (BMS)
起动机发电机
智能升压模块
热管理
正温度系数 (PTC)

对于这些多合一级别中的任何一个,通常可以观察到三种不同的策略(参阅表 2-2):

  1. 盒内多合一:将不同的元件板组合到一个盒体中。
  2. 电路板级多合一:将多个功能组合到一块电路板上。
  3. 器件级多合一:将多个功能组合到一个 MCU 中。
表 2-2 多合一集成的设计策略
集成因素一个盒体一块电路板一个芯片
可扩展性高 – 每项功能都具有特定的 PCB可扩展性低
负载共享负载较低 – 每个 MCU 都专注于实时任务,不会过载在 MCU 之间共享工作负载较高 – MCU 同时处理多项实时任务
安全必须实现
可用性独立运行在一块电路板和一个芯片设计之间如果通用元件(MCU、PMIC 等)出现故障,则无法实现可用性
布局更易于布局难以布局,存在散热和 EMC 问题
软件复杂度较低复杂度较高
热量多发热点分布热量单发热点,可能需要主动冷却
资源可使用不同的处理器元件进行扩展需要级联设计
通信需要电缆、连接器和 PHY无需电缆、连接器或 PHY
资源扩展无需 GPIO 扩展器可能需要 GPIO 扩展器固定资源和引脚数,可能需要额外的逻辑
设计重量高 – 由于采用多个电路板和接线
设计尺寸最大体积(堆叠电路板)单板设计,实现低高度

2025 年,八合一架构在市场上占据主导地位。然而,预计从 2030 年开始,十二合一集成将与较为落后的六合一集成版本一起占据相当大的份额。截至目前,集成进程主要由中国推动。