HEV/EV 逆变器和电机控制

借助性能出色且可靠性更强的逆变器和电机控制系统解决方案,更大限度地延长续航里程

Traction inverter: Range or acceleration?
牵引逆变器和电机控制系统对于实现出色的电动汽车 (EV) 性能至关重要。为了构建出色的下一代系统,设计工程师必须降低功率损耗并提高系统效率,从而使 EV 更可靠、延长续航里程并提高安全性。牵引逆变器和电机控制系统需要具有较高的计算性能以及控制功能(如由嵌入式处理芯片提供的功能),才可与隔离式栅极驱动器、辅助电源以及电流和电压检测技术配合使用。动态输出电流控制支持使用碳化硅 (SiC) 等宽带隙技术。我们的产品使 EV 既能保持理想的电机扭矩又能提高系统整体效率。

为何选择 TI 的牵引逆变器和电机控制系统?

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电机转速提高一倍

通过快速控制环路更大限度地减少扭矩纹波,并为牵引电机提供平滑的速度和扭矩电流曲线,从而实现更长的续航里程和平稳的驾驶体验。

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提升效率和系统功率密度

借助宽带隙技术,设计尺寸和重量相同但功率更高的系统,并在温度、速度和扭矩范围内提高效率,从而延长车辆的续航里程。

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降低故障率并延长逆变器寿命

凭借增强型电容隔离技术和早期故障检测功能提高系统可靠性。借助我们的资源和专业知识,简化高达 ASIL D 级的功能安全合规性认证。

使能技术

隔离式栅极驱动器

栅极驱动器可在输入和输出之间提供电隔离,驱动基于 SiC 或 IGBT 的三相电机半桥,并能够监测各种故障和提供保护。

优势:

  • 提高系统级效率:尽可能减少开关和导通损耗(包括导通和关断能量)。
  • 提高功率密度:高驱动强度有助于降低栅极驱动器的管壳温度,减少对成本较高散热器或额外 PCB 接地层的需求。
  • 提高可靠性和安全性:集成式 IGBT/SiC 运行状况监测可尽早识别开关管中的故障。经优化的诊断支持更高的功能安全等级(高达 ASIL-D 级)。 
技术文章
如何通过实时可变栅极驱动强度更大限度地提高 SiC 牵引逆变器的效率
在本文中,我们将讨论实时可变栅极驱动强度的优势。实时可变栅极驱动强度是一项新特性,可支持设计人员优化系统参数,例如效率和 SiC 过冲。
技术文章
Improving safety in EV traction inverter systems
阅读本文,了解电动汽车设计人员如何通过监测栅极电压阈值来提高牵引逆变器系统的安全性和可靠性。
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参考设计
800V 300kW 牵引逆变器系统参考设计
借助基于 SiC 的 300kW 800V 牵引逆变器参考设计推进牵引逆变器系统的发展。该产品是 TI 与 Wolfspeed 共同开发,可为创建高性能、高效率系统奠定基础。
实现IGBT 与 SiC 控制的特色产品
UCC5880-Q1 预发布 具有高级保护功能的汽车类 20A 隔离式实时可变 IGBT/SiC MOSFET 栅极驱动器

实时控制 MCU

使用高性能实时控制 MCU,在下一代电动汽车中实现新架构。小于 4us 的控制环路(包括旋转变压器)和 3200DMIPS 的计算性能可实现:

  • 更长的续航里程:更高的电机转速(大于 20,000RPM)可减小电机尺寸,并延长每次充电的续航里程。
  • 更高的功率密度和效率:更高的控制环路带宽利用率和对更高开关频率(大于 20kHz)的支持可促进碳化硅 (SiC) 等宽带隙技术的应用。
  • 简化功能安全认证:功能安全特性可实现高达 ASIL-D/SIL3 的合规性、电子安全车辆入侵保护应用 (EVITA) 和 AUTOSAR 支持。
技术文章
How MCUs can unlock the full potential of electrification designs
了解高性能实时 MCU 如何帮助减小电机的尺寸和重量,从而延长续航里程并让 EV 更加经济实惠。
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应用手册
用于牵引逆变器的 AM263x
本应用手册介绍了基于 AM263x 实时控制模块的逆变器软件框架如何有助于缩短软件开发时间。
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参考设计
800V 300kW 牵引逆变器系统参考设计
借助基于 SiC 的 300kW 800V 牵引逆变器参考设计推进牵引逆变器系统的发展。该产品是 TI 与 Wolfspeed 共同开发,可为创建高性能、高效率系统奠定基础。
实现微控制器的特色产品
AM2634-Q1 正在供货 具有实时控制和安全功能且频率高达 400MHz 的汽车级四核 Arm® Cortex®-R5F MCU
TMS320F280039C-Q1 正在供货 具有 CLA、CLB、AES 和 CAN-FD 的汽车级 C2000™32位 MCU 120MHz 384KB 闪存、FPU 和 TMU
TMS320F28386D-Q1 正在供货 具有连接管理器、2x C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、CLB、以太网的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

合适的辅助电源解决方案

在提高功率密度和效率的同时优化系统成本,可以满足您的系统要求。我们的器件产品系列品类齐全,有的具有集成式 FET 和磁性元件,有的具有集成式 FET 和外部磁性元件,还有的具有外部 FET 和外部磁性元件,您可从中进行选择。

优势:

  • 凭借小尺寸、大于 150V/ns 的 CMTI 和出色的 EMI 性能提高功率密度和效率。
  • 通过 ISO26262 合规性和系统级诊断和保护功能简化功能安全认证。
  • 通过高负载调节精度和热性能保护电源模块。
白皮书
Power Through the Isolation Barrier: The Landscape of Isolated DC/DC Bias Power (Rev. A)
了解如何通过隔离式直流/直流辅助电源的隔离栅进行供电。
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技术文章
Driving next-generation EV systems with a distributed architecture
阅读本文,了解如何使用业界超小且更为精确的隔离式直流/直流模块为隔离式栅极驱动器辅助电源实现超高的功率密度。
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参考设计
800V 300kW 牵引逆变器系统参考设计
借助基于 SiC 的 300kW 800V 牵引逆变器参考设计推进牵引逆变器系统的发展。该产品是 TI 与 Wolfspeed 共同开发,可为创建高性能、高效率系统奠定基础。
实现辅助电源的特色产品
UCC14240-Q1 正在供货 汽车类 2.0W、24Vin、25Vout、高密度、> 3kVRMS、隔离式直流/直流模块
LM25184-Q1 正在供货 具有 65V、4.1A 集成式 MOSFET 的汽车类 42V 输入电压非光电反激式转换器
新产品 UCC14141-Q1 正在供货 Automotive, 1.5-W, 12-V VIN, 25-V VOUT high-density >5-kVRMS isolated DC/DC module

位置检测、隔离式电压和电流检测

通过高共模瞬态抗扰度 (CMTI) 和工作电压实现精确的低延迟电流和电压测量,从而提高牵引逆变器系统的系统效率、可靠性和性能。

优势:

  • 先进的电容隔离可提高安全性并降低系统成本。
  • 隔离放大器和调制器提供高带宽,可实现更快的控制和反应速度,从而实现更高的系统可靠性和更佳的性能。
  • 专为旋转变压器激励电路而设计的高功率放大器可减小 PCB 尺寸且无需外部保护。
模拟设计期刊
在电机驱动器中使用隔离比较器进行故障检测
了解如何在电机驱动器中使用隔离式比较器进行故障检测。
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技术文章
Improve efficiency in your HEV/EV resolver
了解在 HEV/EV 电机控制应用中使用旋转变压器的优势,它们可以在恶劣环境中运行、耐受高温并提供精确的测量。
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实现感应的特色产品
AMC1301-Q1 正在供货 具有 ±250mV 输入电压、3µs 延迟的汽车类增强隔离式精密放大器
AMC1311-Q1 正在供货 汽车类 2V 输入、精密电压检测增强型隔离式放大器
ALM2403-Q1 正在供货 适用于旋转变压器应用且具有低失真的汽车类双通道高压功率运算放大器

简化您的功能安全系统认证

借助我们的模拟和嵌入式处理产品,满足功能安全标准(如 ISO 26262)的严格要求。除了我们通过功能安全认证的工程师之外,提供的文档和资源(如功能安全时基故障 [FIT] 率,失效模式、影响和诊断分析 [FMEDA],安全证书以及软件诊断库)还可以帮助您简化认证过程。

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技术文章
Understanding functional safety for gate drivers and traction inverter systems
在本文中,我们将简要介绍功能安全,并提供与我们的栅极驱动器和电动汽车牵引逆变器系统相关的示例。
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白皮书
《了解符合 IEC 62380 和 SN 29500 的功能安全时基故障基本故障率估算》
了解符合 IEC 62380 和 SN 29500 的功能安全时基故障基本故障率估算。
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白皮书
简化汽车和工业中的功能性安全认证
无论您从事工厂车间还是公路方面的设计,此白皮书中的集成电路 (IC) 设计方法都会为您提供所需的资源,从而简化功能安全设计。
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实现功能安全的特色产品
AM2634-Q1 正在供货 具有实时控制和安全功能且频率高达 400MHz 的汽车级四核 Arm® Cortex®-R5F MCU
UCC5880-Q1 预发布 具有高级保护功能的汽车类 20A 隔离式实时可变 IGBT/SiC MOSFET 栅极驱动器

与HEV/EV 逆变器和电机控制相关的参考设计

使用我们的参考设计选择工具,找到最适合您应用和参数的设计。

牵引逆变器和电机控制系统必须满足功能安全的严格要求。我们提供全面的功能安全产品系列以及专业知识和工具,可帮助简化和加快您的设计流程。
– Heinz-Peter Beckemeyer | Texas Instruments 功能安全营销部总监

精选产品

隔离式栅极驱动器 UCC5880-Q1 预发布 具有高级保护功能的汽车类 20A 隔离式实时可变 IGBT/SiC MOSFET 栅极驱动器
Arm Cortex-R MCU AM2634-Q1 正在供货 具有实时控制和安全功能且频率高达 400MHz 的汽车级四核 Arm® Cortex®-R5F MCU
隔离式 DC/DC 转换器 UCC14240-Q1 正在供货 汽车类 2.0W、24Vin、25Vout、高密度、> 3kVRMS、隔离式直流/直流模块
隔离式比较器 AMC23C12-Q1 正在供货 具有可调阈值的汽车类快速响应增强型隔离式窗口比较器
2022年9月12日 | 公司博客

Semiconductor innovations in next-generation traction inverters will help drive electric vehicle performance further, making them even more fun to drive.

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技术资源

视频
视频
基于 SiC 的高性能、高功率牵引逆变器系统
基于 SiC 的 800V、300kW 牵引逆变器系统解决方案展示了牵引逆变器系统技术如何提高系统效率。
白皮书
白皮书
牵引逆变器 – 汽车电气化的推动力
本白皮书探索了系统设计如何实现更快的电机速度、更高的效率和更小的系统尺寸,同时仍保持功率密度不变。
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白皮书
白皮书
具有卓越性能的电动汽车牵引逆变器设计优先事项
本白皮书探讨了实现高性能牵引逆变器系统的主要系统趋势、架构和技术、包括隔离、高电压域和低电压域技术。
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