电子产品世界

　　瑞萨电子的主驱电机控制方案经历了多年研发，现已经发展了5代。目前面向市场的方案有两种，一种是体积为0.9L的电机控制器(Inverter),风冷的机电一体化20kW方案，此方案对合作车厂技术能力要求比较高，目前正在与某个日本车厂合作。另一种为更加成熟的方案，是体积在2.9L液冷的电机控制器(40～60kW)。与目前国内主流产品比较契合，已经开始与国内车厂进行产品研发。

　　两种方案的器件均由瑞萨主流产品构成，现阶段主要还是方案原型，需要跟车厂确认具体参数才可以进行产品匹配设计。而0.9L和2.9L的控制器体积，将会大大提升产品在车内配置的灵活性。在现有方案的基础上，我们将会很快推出符合最严格功能安全性的设计。预计近期，瑞萨将会推出符合ISO26262的ASIL-D标准的主驱电机控制方案。

　　Powertrain设计持续地提高效率

　　当下传统汽车与电动汽车的发展如火如荼，功率电子方面的主要趋势包括：增大功率密度，延长到10万次以上的循环寿命，降低成本，提高效率。

　　混动和电动汽车的动力总成设计持续地提高效率和减少CO2排放。电动/混动汽车动力总成中使用更少的机械零件，更多的电子元件，设计规则和对可靠性的要求跟传统汽车渐行渐远。由于电动/混动汽车市场的快速增长，动力总成的设计周期越来越短。OEM厂家和一级厂家更供应商紧密合作，减少设计实践，采用最新技术。

充电桩技术与解决方案

　　目前我国有4.9万个充电桩，2020年规划建成480万个，这意味着未来有庞大的市场。

　　三菱电机快速充电的大功率、低损耗解决办法

　　随着新能源乘用车市场的发展越来越大，充电市场将会有变革性的方案出现，比如大功率集中充电站出现，以满足充电的通用性和便利性要求。而大功率集中充电站的运营会由市场引导，并追求系统的高效率、低运营费用和低建设投入。

　　为了应对充电快速化的大功率需求，并考虑这一市场对性价比的要求，三菱电机推出了最新一代的通用工业IGBT模块。在新推出的第7代IGBT模块中，三菱电机采用了最新一代的IGBT硅片和二极管硅片，进一步降低了功率模块的损耗(相比6.1代模块，降低约10%)，从而有利于散热设计并提升系统效率;同时还采用了创新的封装结构，比如一体化的基板技术(提升热循环寿命)，以及低的内部杂散电感(更好地满足客户的易用性需求)。而随着模块的预涂相变热界面材料(PC-TIM)的应用，能够进一步保证系统设计的精确度，并且能够将设计的精度和可靠性保持到成品并提供给最终客户，同时还可以减少系统装配中的工序，降低生产成本。

　　可靠性是充电桩当下应该蓄力之处

　　随着新能源汽车的发展，对充电设施提出了充电快速化、通用化、高效化和智能化等挑战要求。从充电桩电源供电设计的角度来看，充电桩行业发展的挑战在于电源产品的可靠性，特别是需要考虑在各种特殊、极端情况下电源产品的可靠性。

　　凭借扎实的研发实力，可靠的电源及信号接口产品，针对目前国内发展迅猛的充电桩行业，金升阳为行业客户设计了针对交直流充电桩的电源及通信接口产品整体解决方案。

　　直流充电桩辅助供电系统包含了两个电源部分和两个通信部分。

　　电源部分中，首先需考虑大电流充电情况下BMS的辅助供电。在最新的国标中将此电源统一标定为12V10A的电源，且后续在BMS管理方面，乘用车与大巴车的BMS供电系统将统一标准。因此，选择具有主动式PFC功能的LI120-10B12输出12V给BMS系统供电。

　　主控系统的电源部分，选用LH40-10B24给HMI显示屏以及继电器供电。再通过K7812-500R3和K7805-500R3转换为12V和5V分别给监控安防单元和MCU供电。

　　在通信部分中，本方案应用了三种通信，CAN通信、485通信和232通信。CAN通信连接了车载BMS、非车载充电机以及主控系统;485通信连接了刷卡模块、电表等;显示屏的串口通常采用232的通信方式。基于内部的点对点通信，有时也可采用非隔离的通信方式。

　　充电桩产品急需提高用户体验

　　目前国内不管是对新能源汽车还是对充电桩的需求都是越来越大，对其产业前景看，新能源汽车是未来汽车技术升级、乃至整个汽车行业产品转型的一个重要方向， 同时，新能源汽车以及充电桩是当前最受关注的国家新兴战略性产业之一。

　　充电桩作为新能源汽车最重要的配套设备，其完善与推广将直接决定新能源汽车能否全面铺开。如今新能源汽车充电支付体验不好，各个厂家推出各自的硬件和软件，支付方案也不同，其相互之间难以实现通用，亟待市场逐步完善及规范，以提高用户体验。 另外，目前充电桩能同时充电的汽车数目有限，不同电池的智能识别与适应、输出电流及电压的稳定性和快速充电的控制策略与方法，在充电过程中还需注意安全控制和管理，比如电池管理系统、充电机、烟雾报警系统的安全监控网络，都需要规范出统一的标准。

　　针对充电桩国网标准，英蓓特推出了基于TI AM335X 系列的充电桩计费模块，丰富各种通讯接口，方案整体框图如图2所示。

　　充电桩数据处理、人机交互主要通过Mini8600B工控主板来实现。它采用Cortex-A8构架，工作频率达800MHz，预装linux操作系统。另外，对于交流充电桩，我们推出了高性价比的计费模块案例——基于atmel AT91SAM9G45来实现的交流充电桩案例。

　　安全是充电桩的硬性指标

　　由于充电桩的工作电压和电流都达到了非常高的程度，确保充电过程的安全是充电桩设计和实施的一个挑战。安全的基础在于充电桩与电池管理系统(BMS)之间的通信。《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》规定，充电桩与电池管理系统之间的通信采用CAN2.0B通信协议，通信速率为250kbs。由于BMS用于检测电池充电过程中的电流、电压和温度，因而充电桩与电池管理系统之间的通信对于充电过程的管理和安全性非常关键。为了避免通信干扰，通信接口独立于总成控制系统之外。在充电桩设计时还必须要考虑充电接口温度监控、电子锁、绝缘监测和泄放电路等功能，这些都是从设计到工程实施需要考虑的技术挑战。

　　RS Components(简称RS)拥有多个全球知名品牌的产品线，涵盖了从元器件到测试方案的所有产品。RS提供的方案是在多家供应商产品基础上的更好优化，不仅如此，RS也与Facom, Stanley, DeWalt and Bacho等欧洲著名的工具厂商合作，为国内客户提供所需的手动和电动工具。RS的Fluke-345和Fluke-435-II、Tektronix MDO3000/4000系列、Megger MFT/MIT以及RS Pro/ Iso-Tech的测试和评估方案，可分别用于能效、绝缘方案、以及高性价比系统方案等方面的测试测量与评估。

　　参考文献：

　　[1]王若飞高立新赵明.纯电动汽车充电系统设计与研究.电子产品世界,2015(6):33-36

　　[2]王莹,叶雷.ADAS和V2X技术市场走势.电子产品世界,2015(8):10-14

　　[3]Arora P.ADAS和安全连接汽车.电子产品世界,2015(8):15-17

　　[4]Lohmeier C,Veik T.基于智能电池传感器(IBS)的电池管理对未来汽车设计的成功至关重要.电子产品世界,2015(8):42-45

　　[5]张商州,刘宝盈,种马刚,等.储能式电动汽车充电桩系统的设计.电子产品世界,2016(4):42-45

本文来源于中国科技期刊必威娱乐平台 2016年第7期第13页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。

关键词： ADAS 电池管理 powertrain 充电桩 201608

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