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  • 电动汽车虽然环保但是动力不足吗

    电动汽车虽然环保但是动力不足吗

    电动汽车节能环保已经成为大众共识,但对其动力性与操控性的质疑之声却从未断绝。特别是燃油车主们,习惯了引擎启动的声浪和深踩油门的快意,面对电动汽车时难免小心翼翼:电池能保证续航已经不容易了,还玩得转动感和驾感吗?零排放确实更洁净,但开起来是不是很“没劲”? 面对汽车圈里“傲慢与偏见”,电动汽车选择凭实力说话。专属平台的先天优势,加上电驱电控系统的组合发力,从起步到加速,从直行到过弯,电动汽车全都游刃有余,亲身演绎什么是“净若清风,动如疾电”。 说到汽车驾控,很多人首先想到的就是宝马,以及其多年来一直坚持的运动DNA——50:50轴荷分配。作为专业赛车必备的配重分布,50:50轴荷分配的好处很多,最明显的就是能够提高车辆过弯时的操控性能和速度极限。但对燃油车而言,考虑到发动机和变速箱总成的密度、体积、重量,想要在保证整车结构合理且控制造车成本的前提下实现这一目标,可谓难上加难。 电动汽车想要实现50:50轴荷分配却容易多了。当然,这里指的是基于电动汽车专属平台打造的电动汽车,不包括“油改电”车型。以国机智骏汽车正向开发的ZEP电动汽车专属平台为例,采用了电池车身一体化设计,动力系统中重量最大的电池组被规整地平铺在前后轴之间乘员舱地板下方,在压低整车重心的同时实现了50:50前后轴配重比,极大地提升了车辆的运动属性和弯道表现。此外,国机智骏汽车还采用了高性能电池包和轻量化车身结构,进一步降低整车质量,兼具长续航和强控感。 一般来说,操控性是指一辆汽车能够最大限度地忠于驾驶者的意图,能够按照驾驶者的指令执行每一个动作,快速而精准。在此基础上,如果还拥有一颗强劲的动力“心脏”,无疑能将驾感发挥到极致。电机和电控系统作为传统发动机(变速箱)功能的替代,直接决定了电动汽车在启停、上下坡、高低速、加减速、直行和过弯等复杂工况下的性能表现,是影响车辆操控的关键所在。 国机智骏汽车采用的是国内主流的永磁同步电机,在电机体积、功率密度、峰值功率和控制精度上综合优势明显。为了更好地挖掘电机效能,国机智骏汽车还遵循整车正向开发流程,根据不同平台车型在性能、空间、热管理上的差异性,对永磁同步电机进行二次开发,以实现车辆与电机之间的最佳匹配度。 试验数据显示,当前国机智骏汽车驱动电机效率最高达到96.5%,最大功率达到90 KW,最大扭矩达到280N·m,最高安全车速可达到140km/h,0-50km/h加速时间3.9秒。动力响应快速灵敏,动力输出强劲顺畅,用“起步即飞跃”的超强推背感瞬间点燃驾驭渴望,在爬坡、短期超车、道路适应力和车辆通过性方面尽显专业实力。 值得一提的是,国机智骏汽车还采用了电驱系统一体化设计,将驱动电机、电机控制器、减速器和CDU(OBC+DCDC)高度集成,使得动力总成结构更紧凑、体积更小、重量更轻。整车空间利用率、轻量化水平,以及NVH性能、ECM性能、过载能力等提升显著,带来兼具舒适性和运动性的驾乘体验。随着电驱系统持续迭代升级,国机智骏汽车将释放更强运动潜力。 电控系统方面,国机智骏汽车坚持整车控制器(VCU)自主开发策略,具备设计流程、外部硬件、底层软件、标定全过程成熟的核心技术能力,并在热管理、智能算法等领域拥有多项专利技术。在电动汽车行驶过程中,整车控制器(VCU)一方面持续监控车辆关键零部件运行状态,保证行车安全性和稳定性,一方面准确识别和解析驾驶者的驾驶意图,自动计算和管理输出扭矩。结合精细的驾驶性标定,国机智骏汽车电控系统还能根据用户驾驶习惯为其提供多种驾驶风格选择,真正做到知行懂你、驾享随心。 除了以高动态响应、高精度控制来实现灵动驾驶和操控乐趣,国机智骏电控系统还能够对电动汽车的电能进行合理化分配,在满足驾驶需求的前提下实现最优能耗,并准确预估剩余电池能量和续航里程。比如,通过识别用户驾驶习惯,对车辆动力系统、空调系统、冷却系统进行精细化控制,节能能源消耗;在车辆滑行和制动时,利用高效的能量回收系统将大部分动能转化为电能存储起来,延长续驶里程。 综上所述,动力不行操控冷感,绝对是对电动汽车的一大误解。当然,相较于燃油汽车130多年的历史,电动汽车还太“年轻”,存在误解实属正常。随着用户接受度和市场普及度的提高,从初试时无所适从,到熟悉后沉迷其中,越来越多人将亲身感受到电动汽车的魅力和价值。

    时间:2020-05-30 关键词: 电动汽车 动力系统

  • 关于新能源汽车的动力控制系统工作原理

    关于新能源汽车的动力控制系统工作原理

    在驾驶新能源汽车的时候,我们所使用的动力并不是来自汽油燃烧产生的动力,而是由燃料电池与蓄电池混合动力一起驱动汽车行驶的。这也是新能源汽车比传统的燃油汽车节能环保的地方。既然是汽车,我们就少不了要跟汽车的动力系统打交道,也只有了解了能源汽车的动力系统,我们才能更好的驾驶汽车,不损害我们的汽车。 新能源汽车的燃料电池电动汽车能量是有控制策略的,会随着动力系统的结构形式不同而有所不同,但新能源的能量控制策略有三大基本控制目标,这就是汽车动力性、汽车经济性和汽车续驶里程三种。 在新能源汽车的行驶过程中,燃料电池与蓄电池一起提供混合动力一起行驶,动力系统控制器需要时刻的根据汽车的功率需求及电池管理系统所提供的动力电池SOC,来决定能量在燃料电池系统和动力电池系统之间的分配。也就是需要根据油门踏板、制动踏板、以及档位等相关的信息计算出新能源汽车在此时所需要的转矩以及需求功率,然后在根据相关的需求提供最优化的能量分配。 经过这样的程序,将燃料电池与动力电池的输出经过电机控制器控制,转化为驱动电机的功率输出,从而能够驱动车辆行驶。 看起来新能源汽车的动力并不是像燃油汽车那样只依靠单一的动力去驱动的,但是,无论是燃料电池还是蓄电池,在冬天的时候还是不如燃油汽车有强劲的输出动力,而且,到了一定的年限,新能源汽车所需更换的电池的费用,也能让人抓狂到想买一辆新的能源汽车。嗯,称呼新能源汽车为一次性汽车,感觉还是有点小形象的。

    时间:2020-05-29 关键词: 新能源汽车 动力系统

  • 油混汽车相比于燃油车的优势是什么

    油混汽车相比于燃油车的优势是什么

    现在人们对于车辆的燃油经济性要求是越来越高了,于是很多混动车辆开始进入人们的视野,其中主要以油电混合车以及插电式混合动力车型为主。而油电混合车对比普通燃油车,最大的优势就在于其出色的燃油经济性。同时要注意的是,油电混合车并不属于新能源汽车,依然是属于燃油车。 油电混合车对比燃油车,多出了一套电动机和电池组成的动力系统,但是和插电式混合动力车型不同的是,油电混合车依然是以发动机启动车辆,电动马达只是作为发动机的辅助动力驱动汽车。而有了电动马达作为辅助之后,油电混合车的燃油经济性自然要比燃油车来得更好,并且在车辆起步和加速的时候,可关停内燃机,由电池单独驱动,从而实现"零"排放。电动机还可以有效地弥补内燃机低转速扭矩力不足的弱点,因此车主可以享受更强劲的起步、加速。 与此同时,由于油电混合车在低速或怠速的时候,是采用电动机工作,所以自然车内的机械噪音就降低了许多。总之,油电混合车的优势多多,还是很值得推广的。

    时间:2020-05-27 关键词: 燃油车 动力系统

  • 选择新能源汽车究竟有什么好处呢

    选择新能源汽车究竟有什么好处呢

    先普及一下知识。我们现在讲的新能源汽车无外乎这三种,一种是插电混合动力汽车(HEV),市面上这种车型较多,其工作原理是在电和油之间进行切换;一种是纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车),顾名思义就是用电做驱动,它是未来汽车发展的主要方向,现在很多车企都在上马纯电动项目;还有一种就是燃料电池电动汽车(PCEV),主要包括利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下,燃料电池中经化学反应产生的电能,并作为主要动力源驱动的汽车。 接下来就着重说说选择纯电动汽车究竟有什么好处?后面还会讲到它的不足,以及汽车小白们急于想了解的信息。 买车时贵,用起来省钱。目前,纯电动车还处在推广阶段,离普及还有很长一段路。因纯电动车在研发阶段需要付出高昂成本,故比成熟的燃油车,在价格上要贵出不少。好在之前国家出台了补贴政策,促使纯电动汽车得到了快速推广。虽然现在补贴政策逐渐退坡,但是市场已经开始接受了纯电动车,有一定的购买需求。 买纯电动车的消费者,一个根本的购买驱动,应该是看重它后续在用车时,不用去加昂贵的汽油,而是仅用很少的充电费,就能将车开到一定的行驶里程,这样算下来,一年将要节省不少用车成本。此外,电动车的日常维护主要体现在更换刹车油、电路线等,但是它们的使用寿命,普遍比较长,不需要频繁更换。而燃油车就不同了,定期更换机油、刹车油、火花塞等,这每次保养的费用都是几百到上千不等。 纯电动车的强项是提速快。相比燃油车,电动车在提速时是极快的,主要是因为电动车使用的是电动机,传输动能相当快,也不会出现提速迟滞的问题。不像发动机,需要达到一定的转速才能提速。用车最在意的就是提速,而提速快给驾驶者带来的体验感和驾驶感都会大大增强。因而,用过纯电动汽车的消费者,在尝到这一甜头后,有些就不愿意再选择燃油车了。 说了纯电动汽车的好,这里还得说说它的不足,甚至在有些方面,提醒大家注意一下,也颇有益处。关于续航。目前国内市场上,纯电动车在满充状态下,其续航里程都在300-400公里,不足300公里的也有,这一点跟燃油车加满一箱油比,续航还是弱了不少。不过,后续推出的纯电动汽车,续航里程一定会有所延长,甚至充满电后可以续航500公里、600公里的车型都出来了。 关于充电费。汽车小白们可能会理解为,买了纯电动汽车意味着不用加油,这方面基本上花不了什么钱,其实不然。使用纯电动汽车不是不花钱,只是花得少而已。一般情况下,在外使用的纯电动汽车,你不可能跑回家充电(再说了,你即使想在家充电,除非有很大的院子,容得下车辆停放,还要充电设施配套才行,除此你就得去租用充电桩),得在外面按市场价租用充电桩。 就拿一辆紧凑型纯电动汽车举例吧,如果一辆车充满电需要60度,充电费得花上百元,这是因为在租用充电桩时,电费普遍都在1元多一度,绝不是我们家庭用电时的电费标准,它是要高出很多的。而随着将来纯电动汽车的续航延长,用电量增加,充满一次电得花上100多元,甚至更多。 资本是逐利的,哪里有需求,只要能赚钱,资本就会延伸到哪里。今后,充电桩的普及,甚至在家门口就有“充电站”,这绝不是什么神话。 关于更换电池的问题。电动车最基本的问题是电池,前面说了,充满一次电可跑300至400公里,用了一年多的时候,充满一次电可能只跑两百公里,到第三年,基本上充一次电只能跑一百公里,甚至还不到。这就要求用户要对电池进行更换,而换一个电池,有说法是等于半辆车的价格,买得起汽车换不起电池。这个说法有些不靠谱,但总的来说,换电池是很贵的,购买它需要有这方面的心理准备。 关于遇水、潮湿出现的电路短路问题。有不少用户在雨天使用纯电动汽车时,遇到雨水进到车内导致电路短路,整个车子处于瘫痪状态。遇到极潮的天气时,这种情况也会发生。其实,处理这类问题,技术含量要求不是很高,将来车企可以根据用户实际用车情况,是完全可以逐一解决掉的。 关于保值率问题。续航不长,电池更换花费高,技术方面不算成熟等,使得纯电动汽车在二手车市场的保值率一直不高。不过,有专家表示,新能源汽车市场正处于成长期,如果品牌销量达到一定的高度以后,并且在市场端越来越得到消费者的认可,电池续航里程增加到某一个配比平衡的阶段, 新能源汽车的二手保值率也会随之增加,这需要全行业的共同进步。 关于技术发展问题。纯电动汽车因技术方面的原因,引发了各种问题的出现,人们常见的,也是被媒体报道出来后才知道的主要问题,主要表现在电路短路、电池自燃、续航不够等方面,其实还有一些小问题,一般不会被媒体报道。当然,这些小的问题相对电路短路以及电池自燃,都不是什么问题,人们最关心的还是纯电动汽车的安全问题以及续航问题,这方面,还有待汽车技术专家们努力去一个个地攻破。

    时间:2020-05-26 关键词: 新能源汽车 动力系统

  • 所谓的纯电动汽车未必就是纯粹的电动汽车

    所谓的纯电动汽车未必就是纯粹的电动汽车

    (文章来源:百家号)        现在市面上的电动汽车,不少是从燃油车型改造而来,俗称“油改电”。 “油改电”,简单来说,就是把燃油车的油箱、发动机、变速器等动力部分拿掉,换成电动汽车的“三电”(电池、电机、电控)。这种办法可以迅速把现成的燃油车改造成纯电车型,汽车制造商又省时间又省钱;但缺点也很明显,就拿电池布置来说,只能在底盘上找地方东塞一块、西塞一块,有时候把宝贵的后备厢空间也挤占不少,能放进去的电池数量还是不理想。 还有一种“兼容思路”,就是在平台研发的时候,就考虑了燃油车和电动汽车的兼容问题。比如吉利的CMA平台就“原生兼容”弱混、油电混合、插电混动、纯电车型,CMA平台的第一款车星越已经有了插电版本,不过目前还没有纯电版本的确切消息。 这种“兼容”电动汽车,在平台研发阶段为“三电”的布置设计了方案,比“油改电”的套路更合理。问题是,既然想“兼容”,就既要照顾发动机、变速器、油箱、排气管甚至传动轴的布置,又要给“三电”留出合理的位置,结果必然是两头都顾到了,但两头都要互相迁就,很多方面难免要“凑合”了。比亚迪的e2就不一样,它是一款“原生”的电动汽车,出身于比亚迪的电动汽车专属平台——e平台。 电机和电控体积小,还有一个好处,就是汽车的前舱设计的自由度更大,前舱盖的高低和倾斜角度可以灵活调整,既可以让车头的线条更流畅,还能降低风阻系数。比亚迪的e平台,是把电池布置在整车的中间,平铺在驾驶舱的地板下边。这种布局,一是给电池的前后留下最多的碰撞缓冲空间,安全性好;二是可以降低整车重心,让车的下盘更稳。 比如“三电”系统中的电机、电控系统、减速器本来是三种东西,在e平台上就合体成了一个模块,叫“驱动三合一”。合体的好处是:零部件和线束少了,体积小了,分量轻了,能耗低了。 再比如,现在汽车上的功能越来越复杂,除了传统的仪表、灯光、空调,还增加了无钥匙进入、倒车雷达、胎压监测等等新功能。这些东西本来各有各的“大脑”(控制器),各管各的事儿,在比亚迪的e平台上,多个“大脑”精减成了一个“大脑”,一个控制器就把活儿全包了。比亚迪e平台,把动力、电的分配管理、电池、车身控制、人机交互设计成了几个模块,简称“33111”。 e平台的开发思路有两个:一个是标准化,另一个是集成化。标准化的好处,是不同车型可以共享核心技术。比如主打运动、时尚的e2,跟主打性能、技术的王朝系列纯电动汽车,共用e平台,“三电”技术是同源的;集成化的好处,是能提升“三电”系统的效率,降低能耗,还有助于轻量化。比亚迪e2,百公里耗电仅有10.9度(kW·h)电,这主要就是e平台集成化的功劳。 模块化平台还有一个好处,就是可以把一些先进的配置,向全系车型普及。道理很简单,一个模块开发出来以后,功能是高度集成的,只要车上用到这个模块,自然就有了相关功能。 不管是“油改电”还是“油兼容电”,都是汽车制造商向电动化转型阶段开发的“过渡车型”。大众真正的电动汽车,是纯电动MEB平台上的车型,首款车型ID.3刚刚在法兰克福车展首发,预计明年上市;吉利也有自己的纯电动GE平台,首款车几何A已经上市。实际上,纯电动汽车平台也有区别,主要区别在于模块化的程度。 电动汽车的机械结构相对简单,搞模块化看似容易,实际上难度很大。不论是“驱动三合一”还是“高压三合一”,如果核心零部件是由不同的供应商提供,核心技术也分散在各家供应商手中,想整合成模块,谈何容易? 高度模块化、标准化的电动汽车平台,也给电动汽车进化为“大型移动智能终端”提供了很好的支撑。如果电动汽车是个“标准硬件”(比亚迪秦Pro纯电动汽车就有开发者版,可以作为自动驾驶和车应用的开发平台),就给开发者提供了自由发挥的舞台,电动汽车的多种可能性也会就此打开。

    时间:2020-05-23 关键词: 电动汽车 动力系统

  • 纯电动汽车它在市场中的竞争优势是什么

    纯电动汽车它在市场中的竞争优势是什么

    (文章来源:易车网) 纯电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,其次电动汽车不限行不限号,能够享受到国家购置税减免的政策优惠,从电动汽车的优点来说,电动汽车在购买的时候相对于同价位的燃油车来说,电动汽车享受国家出台了补贴政策,算上减免的购置税和购车的补贴,从车辆的购买的力度上面要省不少的钱。 其次从车辆的动力上面来说,纯电动汽车由于电机的动力系统的原因,车辆的性能相对于普通的燃油车要高很多的,加之电动汽车的电动机是纯电动汽车唯一的动力源,通在额定转速以下,能够保持稳定的转矩和扭矩,所以在车辆的性能方面能够轻易的完成超车,以及起步加速。 买电动汽车的好处来说,除了它的驱动性能以外,更重要的就是后续的用车养车的费用,在用车养车的成本上面,纯电动汽车不用去加昂贵的汽油,而是仅用很少的充电费,就能将车开到一定的行驶里程,这样算下来,一年将要节省不少用车成本。 此外,电动车的日常维护主要体现在更换刹车油、电路线等,但是它们的使用寿命,普遍比较长,不需要频繁更换。在养车上面不需要额外的操心,保养的也方便,再者来说随着车联网技术的发展,以后车子坏了,厂家完全可以通过远程在线诊断来发现问题,综合来说,买电动汽车不但能够享受不限行不限号等国家政策优惠,最大的好处就是省心

    时间:2020-05-21 关键词: 电动汽车 动力系统

  • 降低CO2排放 高效内燃机与48V插电式动力设备的组合动力系统就能解决

    降低CO2排放 高效内燃机与48V插电式动力设备的组合动力系统就能解决

    当前针对汽车电动化的大力推行使得车用内燃机的发展每况愈下,AVL 公司作为回应,从而开发了一种高效内燃机与 48 V 插电式动力设备的组合动力系统,通过该途径实现了一种充满前景的替代方案,不仅降低了 OEM 制造商车队的 CO2 排放,而且能使用户在市内能实现无排放的电动行驶。 1 强大的政治压力 随着汽车电动化的不断推行,使得车用内燃机的发展情况捉襟见肘,特别是在欧洲,除了基于交通运输而设定的 CO2 排放法规所产生强大的政治驱动力之外,同时也要求对空气品质进行显著改善。此类要求也反映了未来欧 7 废气排放法规的严苛程度,特别是基于真实行驶排放(RDE)边界条件,该法规的要求将超越美国超低排放车辆 US-20 法规的限值。 用于市内行驶的微型车辆在附着质量、结构空间需求特别是全电气化的成本等方面都受到限制,因此混合动力特别是 48 V 系统则具有重要意义。 2 当前的 48V 驱动系统 将 48 V 皮带传动起动机-发电机(BSG)集成到动力总成系统已显示出其独特的应用前景,其能改善内燃机废气排放的适应性以及驾驶机动性和行驶动力学性能。尽管如此,该类系统基于在皮带传动中的布置,其在电动行驶、灵活驾驶、制动行驶等方面无法提供充分的用户使用经验。除了上述限制之外,通过皮带传动的扭矩受到限制也会带来附加的技术挑战。皮带传动如需传递更大的扭矩就要求增加皮带筋条和/或提高三角筋条皮带的预紧力,由此会导致更剧烈的摩擦,从而增加燃油耗,而由此又不得不设法予以补偿。 48 V 系统相对于 12 V 系统的燃油耗优势是基于更大的能量回收潜力,甚至在考虑到 DC/DC 转换器效率损失的情况下发电机仍具有良好的效率。这些限制以及在回收运行能量时内燃机并未脱开动力总成系统的实际情况,使得该系统降低 CO2 排放的效果逐步受限。 3 下一代 48 V 系统 与 48 V-BSG 相比,电机直接布置在动力总成系统中并且能使内燃机实现脱离的系统能更有效地降低 CO2 排放,因而不仅能回收更多能量,而且还能提升实现汽车电动化的可能性。 图 1 中示出的 P2、P3 和 P4 布置型式能够实现上述的电动出行方式,而且能获得与结构相同的高电压全混合动力系统相似的降低 CO2 排放的效果。 图 1 P0~P4 型 48 V 动力总成系统架构以及在 WLTC 试验循环中按电机尺寸回收能量曲线 混合动力降低 CO2 排放的技术提升潜力主要依赖于能量回收系统,因此本文的研究重点主要在改善回收能量的效率上。此处所考虑的边界条件是由车辆大小、质量、行驶阻力和行驶循环法规所决定的。系统分析(基于模拟工具 AVL Cruise)表明,用于前桥横置驱动结构的 P2 混合动力方案能提供最高的能量回收潜力。 约 20 kW 的峰值功率是发电机处于运行时能量利用与系统功率之间的良好折中。鉴于结构空间需求、系统成本和模块化/可缩放性,侧置(偏置)系统提供了良好的潜力。由于偏置结构附加的传动比,能使用集成了变频器且转速高达 18 000 r/min 的高转速电机。电机的这种方案能被设计成一个模块,因为其同样能作为电驱动桥或作为小型电动车(例如 A0 级三轮摩托车)的主驱动装置。 在开发中,现有的解决方案在驱动运行时可提供约 25 kW 或 20 kW 的发电机功率。功率的差别是以系统电压为基础的。由于蓄电池内部存在阻抗,从蓄电池中获取 20 kW 功率会引起电压降,而将电流通至蓄电池则会相应提高电压,从而获得更高的额定功率。 4 48 V 插电式混合动力车 为了能在 2025 年或 2030 年达到规定的降低 CO2 排放的目标,从而需不断优化车辆的摩擦损失、变速箱的换挡策略以及内燃机本身的热管理方案,但即便如此,降低全混合动力车型的 CO2 排放效果仍然有待提升。 从逻辑角度出发,需增加电动车所占的市场份额,借助于以 VW Golf Ⅶ轿车为基础的演示车辆进行系统模拟就能体验到该目标效果。为此,将 AVL 公司开发的效率优化的内燃机与 20 kW 电动后桥以及 AVL 公司开发的容量为 5.3 kW·h 的 48 V 蓄电池相组合,并在真实交通中进行试验。这种优化的动力总成系统能在最高车速为 50 km/h 情况下以电动状态行驶 20 km 以上的里程(图 2)。 图 2 AVL 演示车辆的 CO2 排放和架构(PHEV=插电式混合动力) 5 日常局部无废气排放 为降低废气排放(例如 CO2)而开展的研究并不完全在于用户。自由进入城市的零排放区域和电动驾驶体验对其充满吸引力。对于用户而言,除了成本价格以外,其主要关注的是行李舱、净载质量、行驶功率等方面的车辆特征。为了满足系统中的相关要求,设计时需分析真实生活中的使用情况,例如需正确地开出车库、横越人行道边沿、通过坡道和更长的距离,同时需考虑的不仅是从-30~60 ℃的温度影响,而且还包括有小型车净载质量 480 kg 和自重 1 250 kg 等使用情况。 针对各类重要使用情况的广泛分析即可正确地确定要求,例如对中欧使用情况的系统综合即可得出了所需求的平均电动行驶里程为 22 km,这对于市内范围行驶可充分满足要求。 对于 C 级车和质量为 1 500 kg 的车辆而言,其最大车轮功率需求约为 25~30 kW,而车辆用于驱动的平均持续功率约为 5 kW,用于诸如采暖/冷却装置、娱乐信息设备、汽车前大灯、刮雨器装置等辅助设施平均需要增加 1~3 kW 功率,因此蓄电池的总持续功率需达 6~8 kW 左右。图 3 上图示出了用于 WLTC 试验循环城市部分和用于真实城市行驶的功率需求比较。 图 3 WLTC 城市部分和真实城市行驶以及 WLTC 需求的功率的比较 在考虑到从车轮直至蓄电池的传递路径时,所需的电系统功率约为 30~35 kW。若维持正常运行的最低电压为 34 V,在 30 kW 时的峰值电流则为 880 A。 影响电系统成本的主要因素是电流而并非是电压,以此牵涉到选择该类 48 V 系统的正确与否,正如 ISO 6469-3 标准(道路输电安全性标准)所规定的一样,将更高的 75 V 高电压作为系统电压,也只能使电流减小约 20%。 图 3 下图通过系统的综合分析表明,高功率仅需要较短时间(绝大多数为 1~5 s),因此对这些功率峰值的需求相对较少。如果需持续提供 8 kW 的最大功率,采用直径大大幅减小的导线即可满足其要求。 真实行驶和 RDE 法规的要求带来了需进行附加考虑的因素,例如低温性能和使用寿命。如果考虑到对系统标准架构的相关要求,为此应作出必要的调整。 诸如大电流及其所引起的损失、高电流脉冲时的电压突破以及蓄电池的低温性能等关键性的挑战,在当前的系统架构下通常是难以解决的。由此为了将这些要求模型化,应用系统工程方法将会面临 3 种有趣的情形: (1) 高功率—受限制的持续时间—大电流; (2)低功率—长持续时间—小电流; (3) 低温—功率不降低。 在该类系统架构中使用的 48 V 蓄电池具有 400 W·h 的能量。由此导致的限制是较高的能量损失和效率的降低(图 4)。正如在系统架构中所表现的一样,该类蓄电池和能量传递途径在满足上述 1 和 3 两种要求的情况下会显示出相应弊端。 图 4 12s2p 和 400 W·h-48 V 蓄电池的功率输出和内部损失 能充分满足此类要求的蓄能器是一种双层电容器(DSK),这种技术的缺点是电压升程较大。蓄电池与双层电容器的组合对于上述任务是一种充满希望的解决途径。为了将损失降低到最低程度,有别于大多数其他方案,将电容器集成在动力模块中是较为可行的。此时,如需将其集成为一个模块,则有两种可能性:第一种可能性是应用一种简单的半导体开关将电容器连接到蓄电池电压上,从而降低成本。在该情况下一个小型 DC/DC 转换器即可在非主动状态下进行充电和放电。第二种可能性是预先应用一种大电流 DC/DC 转换器,此类转换器的设计能作为变频器而进行设计优化。 在该两种情况中,双层电容器的数量需根据功率和能量需求来决定,而非取决于电压水平,由此能实现有利于降低成本的设计。 基于分开式系统架构所应用的蓄电池在低温性能和峰值功率方面的要求较低,允许采用带有能量单元的蓄电池设计,这些能量单元在安装容量方面能达到较高的能量密度和较低的成本。 最后,应考虑电机和变频器较高的电流需求。如果将设计从 3 相改成 6 相而没有星形连接点的话,那么电流将减小一半,每 3 相的损失将减小到四分之一,每 6 相的损失就减小到一半,类似于等式 P=I·R。 6 新的高功率系统架构 新的系统架构(图 5 上图)能满足不断提升的要求,在 WLTC 试验循环中根据所安装的蓄能器能使 CO2 排放低于 65 g/km。 这种系统架构的核心部件是 AVL-48 V 电动桥。除了电机之外,其同时包括减速传动机构和离合器,后者在高车速时可使电机脱开动力系统。集成在电机中的变频器(图 5 下左图中蓝色标记)被安装在一个共用的壳体中(图 5 下图),并将水冷却循环回路与电机分开。 图 5 基于系统合成和 AVL-48V 高功率电动桥的系统架构以及能量单元和 6 相电机的设计

    时间:2020-05-07 关键词: oem 动力系统

  • 在插混没电的情况下,油耗也会比燃油车低吗

    在插混没电的情况下,油耗也会比燃油车低吗

    (文章来源:侃聊车吧) 插混从车辆的结构上面去看有着两套动力系统总成,作为新能源汽车当中的一种类型,它可以像电动汽车一样纯电行驶,同时从结构上面上去看,也可以像燃油汽车一样烧油行驶。在插混没电的情况下面,油耗比燃油车低吗? 其实从车辆的结构上去看待这样的一个问题,对于插混在没电的情况,油耗并不比燃油车低,插混有两套动力系统总成,首先在重量上面比传统的燃油车要重一些,电池电机等重量在车里运作的工作当中会消耗发动机所产生的动力,同时插混在正常行车的情况下面,车辆利用发动机进行充电和电制动也是相当损耗发动机功率的,发动机负载增大从而导致油耗增加。 简单的来说,发动机的工作负担比较大,油耗自然也比较高。而作为燃油车而言在结构上面并没有插混那么复杂,单一的动力总成,从车里的重量上面去看,没有插混重,加上在行车的时候,不需要考虑电池的充电,车辆的负载的问题,所以从单一的油耗上面去看,也是会比燃油车的油耗低.。 总的来看,如果说插混合动力只是传统的加油行驶,会比传统的汽油车要耗油的多,在没电的情况下面,目前插混的油耗上面,还很难做到比燃油车要低。

    时间:2020-05-03 关键词: 新能源汽车 动力系统

  • 双端口双极性电源

    双端口双极性电源

    简介双象限电源可以为相同的输出端口提供正电压或负电压,而采用LT8714 4象限控制器可以轻松制造出这种电源。此处所示的双象限电源可用于多种应用,从玻璃贴膜(更改极性会改变晶体分子的排列)到测试测量设备,应用广泛。Lt8714数据手册描述了双象限电源在第一个象限(正输入、正输出)和第三个象限(正输入、负输出)的工作方式。注意,在这两个象限中,电源都提供源电流,因此会产生电源,而非接收电源。第二象限和第四现象产生接收电源。电路描述及功能图1所示为双象限电源LT8714的电路图。动力系统由NMOS QN1、NMOS QN2、PMOS QP1、PMOS QP2、电感L1、电感L2、耦合电容CC,以及输入和输出滤波器组成。电感L1和L2是两个分立式非耦合电感,可以降低变换器成本。要正确选择有源和无源组件,需要先了解各个象限存在的电压应力和电流电平。为此,请查看图2所示的正输出功能拓扑。图1.基于LT8714的双象限电源的电路图,6A时,其VIN 12V,VO±5V。图2.双象限工作拓扑,提供正输出。当伏秒平衡处于稳定状态时,可从下面的公式得出占空比:为了验证该设计,我们对演示电路DC2240A实施了改造,与图1所示的原理图一致。对于这两种情形,输入标称电压为12V,最大电流为6A时,输出电压为±5V。该设计的测量效率如图3所示。正输出超过了负输出,这与理论计算的结果一致。在负输出配置中,组件上的电压应力和电流都更高,这种配置会提高损耗,降低效率。图3.变换器效率曲线:VIN为12V,VOUT为+5V和–5V,最大IO为6A。图4显示输出电压与控制电压VCTRL之间具有良好的线性关系。对于这个配置,电路加载1Ω电阻,控制电压范围为0.1V至1V。图4.输出电压VOUT与控制电压VCTRL的关系图。当VCTRL从0.1V增加至1V时,VOUT从–5V逐渐变化到+5V。使用两个LTspice® 模型,我们可以分析LT8714的性能,第一个模型显示电源状态良好,第二个模型使用非耦合电感 。结论本文展示了一个使用LTC8714的简单的双象限电压电源电路。该设计经过测试和验证,证明采用LTC8714控制器具有出色的线性度。

    时间:2019-11-15 关键词: 双象限电源 动力系统 空占比

  • 69.9万!凯迪拉克2019款CT6 40T车型正式上市

    69.9万!凯迪拉克2019款CT6 40T车型正式上市

    今天上汽通用凯迪拉克2019款CT6 40T车型正式上市,新车是CT6的3.0T版本,此次仅推出 CT6 40T 铂金版一款车型,售价69.90万元,相比已经停售的2017款对应车型降价近12万元。新车内外设计方面与28T车型(2.0T版本)并无明显区别,最大的变化在于动力系统及个别配置。动力上新车继续搭载一台3.0升双涡轮增压V6发动机,最大功率405马力,峰值扭矩543牛·米,传动系统匹配10速手自一体变速箱(老款为8AT),并搭配智能全时四驱系统。同时新车长度上也与现款28T车型保持一致,5223mm的车长相比老款增加了44mm。值得一提的是,此次上市的2019款CT6 40T车型仅可满足国五排放标准,因此在国六排放标准已经实施的部分地区已无法落户上牌,并且新车采用订单制生产,即便是想买也需要耐心。

    时间:2019-01-15 关键词: 凯迪拉克 动力系统

  • 关于凯迪拉克XT4的六个细节,了解一下!

    8月29号,全新凯迪拉克XT4在上海上市,售价25.97万元~39.97万元。在此之前,凯迪拉克只有XT5一款国产SUV。凭借着自身的颜值过硬的动力系统以及凯迪拉克自身优势,XT5逐渐赢得了市场的青睐。然而,面对竞争日益激烈的豪华车细分市场,再加上捷豹E-PACE的上市以及沃尔沃XC40整装待发,凯迪拉克显然知道仅靠一款XT5是不够的,这时候XT4的到来就显得尤为重要。 全新的凯迪拉克XT4到底是一款什么样的车,吴声汽车今天为大家梳理了XT4六个你不能错过的细节。 女性设计师团队打造 相信看过XT4的人都会有一种感觉,外观硬朗但不失温柔,其实这跟它背后的设计团队有很大关系。据通用汽车凯迪拉克设计经理特蕾莎·皮娜佐透露消息得知,为了贴近年轻客户群的购车标准,此次XT4的设计团队主要有年轻人组成,其中主导外观和内饰设计的则是两名女性设计师。     双面时代 全新凯迪拉克XT4外观采用双重设计风格,一种车身搭配两种外形:风尚版和运动版。其中,风尚版主打豪华与格调,以高亮金属图案装饰在黑色的格栅上,并配以拉丝铝车窗压条和缎纹镀铬门把手,于细节处突显品质。运动版车型外观更加大胆,在风尚版基础上增加车身运动套件,中网采用高光泽全黑涂装设计,行李架、车窗饰条、前格栅、底盘下饰板及轮毂等部位则采用光泽的炭黑设计,再搭配上独特造型的运动尾灯,整体车身姿态极具动感与张力。     优于同级的尺寸 不少人选择SUV最主要的原因就是外观大气以及空间充裕实用,作为纯正美国血统的凯迪拉克深谙此道。虽然全新XT4定位于紧凑型SUV,但它真正的尺寸却一点也不“紧凑”。在同级别SUV中,XT4的尺寸参数表现优异,即使对上加大尺寸的华晨宝马X1也并不逊色。     细节之处的贴心 凯迪拉克的用心不止体现在外观设计上,在内部细节上同样用心。专为女性贴心设计的前排主副驾驶遮阳板配备的柔光双排LED补光化妆镜,车顶中央的全尺寸眼镜盒满足日常的需要。不仅如此,XT4对手机也很友好,新车搭载支持所有满足Qi无线充电协议手机的第二代手机无线充电装置,扶手箱下方的凹槽能直接对手机进行无线充电。而且值得一提的是,XT4还配备了type C端口,满足不同用户的需求。     发动机可变缸技术 凯迪拉克XT4率先搭载通用汽车第八代Ecotec发动机系列产品之一——全新2.0T可变缸涡轮增压发动机,此系列发动机基于“单杠最优理念”设计,全系满足国六B排放标准。全新2.0T发动机运用Tripower可变气门管理技术,搭载首创的三段式滑动凸轮轴,通过切换不同高度的凸轮轴来改变进气量,利用没有升程的凸轮轴来实现闭缸功能(2、3缸)。再加上智能多级控制,汽车根据实际驾驶情况选取最佳气门升程,适时切换“四缸高性能模式”、“四缸经济模式”、“两缸超经济模式”三种工作模式。     良心配置 对于众多消费者来说,品牌溢价是一个相当令人难受的问题,众多豪华品牌的低配车型上都是空荡荡的,缺少配置,而凯迪拉克却不一样,哪怕是最低配也能满足消费者的基本需求,某些追求高端的舒适性配置也不会少。XT4全系标配ANC主动降噪静音技术,搭配与BOSE音响团队联手量身打造的Bose? Premium音响系统,极大的提高了试听感受。     在安全配置上,凯迪拉克XT4全车多大6个毫米波雷达,12个超声波雷达,6个摄像头组成全方位安全监测系统。再加上ESS强化安全策略II、 APA 360°全模式智能自动泊车系统、ACC全速段智能主动巡航系统,以及BFI一体式高强度车身结构等多项主被动安全配置,辅以全系标配的EPB电子驻车制动系统、StabiliTrak动态车身稳定系统、TPMS智能胎压监测系统等配置,最大限度的保障车上人员的安全。

    时间:2018-09-05 关键词: 凯迪拉克 动力系统

  • 汽车闲置久了为何会没电?

    大多数的人通常家中有车可能也很少开吧?不过,车子一直闲置着,可能这里消耗一点电,那里漏一点电,不消几日,等到要开车时可能已经无法发动了。这都是因为车子里潜伏一些专门吸电的“吸血鬼”,让电池的生命一点一点地流失。 当今的汽车装载着各种电子组件。这并不是什么新闻了。从GPS系统、时钟和车载信息娱乐系统、无数的传感器、防盗系统、动力传动系统(从引擎到车轮)、智能煞车、数据链接,甚至定时报告车辆状况等等。据估计,典型汽车中至少有100个电子功能,每一个都搭配有自己的处理器。你可能会这样想:当引擎“熄火”车子上锁后,这些电路也会自动断电。 其实不然。即使是在所谓的断电状态,这些电路中有许多都处于待机、静态或睡眠模式,电池在这些模式下都需要维持一点电流,才能在车辆闲置时进行一些任务。但他们也会适度地放电,通常只有几毫安(mA)左右——因此,吃电“吸血鬼”一词就是这样来的。不过,这一点一点的毫安电流加起来,就可能导致电池产生大量、连续地耗电。     这就是问题所在。正如《华尔街日报》(The Wall Street Journal)最近发表的一篇文章“长期停车可能扼杀你的电池”(Long-Term Parking Can Kill Your Battery)所指出的,这个问题千真万确,更讽刺的是——高阶汽车的情况更糟,包括特斯拉(Tesla)全电动车(EV),因为高阶车款拥有更多的功能。很显然地,无论是在家中车库或机场的长期停车场中,车子在闲置几天后无法发动的情况十分常见。 当电池电量低于某个低水位时,车子就无法发动了,因为汽车中精密的电池管理功能判定这个电池已经“死”了,就像砖块一样没用了。然后,唯一的选择是请拖吊车来把车子拖去修车厂更换电池了。 但这个问题可不是开玩笑的。这篇文章中引用了一些数据以及经销商服务和车队经理的话,他们估计这些汽车中有许多电池都只有三到七天的“电池寿命”——而且是假设电池原本状况良好。如果电池较旧且电量较低,或者电池温度比正常温度偏低或高,那么所能撑的时间就更短了。 遗憾的是,目前并没有什么简单的解决方案。理想情况下,有人会每隔几天开动一下车子,或者为车子电瓶插入某种涓流充电器——这显然并不切实际,尤其是在机场停车场。有些人尝试插入仪表板安装的涓流充电器,透过汽车配件插座连接。当然,这必须是在阳光下,而且车子不会阻挡配件在充电模式时使用(许多车子可能无法实现)。 你也可以直接用蛮力进行真正的关断状态。几年前,我看到一种防盗设备是一个用户转向的开关,它必须转动到让电池的正极端子和电缆之间一致,因此只有在使用特殊工具才能转动它。其目的在于让偷车贼觉得麻烦而放弃。问题是当今车子的引擎盖下方区域都非常密集,以至于没有放置这种开关的空间,而有些汽车则因电池位于后排座椅下,因此在不适用。 在某种程度上,由于用户期望所有的电子组件都能受到良好的法规强制要求,因而使得这个耗电问题更加严重。但是这些mA级的耗电情况确实会累积,并且很难将其降低至微安(uA)范围而且在使用当今工艺技术下仍在温度和其他变化范围内保持可靠性和性能。 电源管理和功率稳压IC的供应商已经意识到这个问题,并且开始推出具有超低静态功耗的IC,这带来了莫大的帮助。不过,它仍只能解决一部份的问题,其他的组件仍然存在睡眠状态耗电的问题。 值得注意的是,吸血鬼吃电问题并非仅发生在汽车上。它其实存在于每一种具有软关断功能的产品,真正断开电池的硬关断开关就比较不会出现这样的问题。这就是过去“关闭”(off)的意思,而今,“关闭”通常是指软开关、虚拟开/关或功能始终就绪(并因此持续供电),以便用户随时唤醒设备。 我曾经有一支使用CR2032钮扣电池的小型录音笔、9V超音波距离单元(能够添加一款小型的SPST开关)以及数字卡尺,都是所谓的“吸血鬼电器”,即使在不使用的情况下,电量也在不断的减少中。后来,我经常在不使用时取出电池,不过这真的很麻烦。然后是智能手机——当然,它从来不曾真正的关机,而且你也无法真正断开电池,除非你的手机电池是可拆卸的。 不过,相较于汽车无法发动,录音笔、超声波单元或数字卡尺耗电似乎就不那么严重了。 你有过这种和“吸血鬼电器”打交道的经验吗?您是否曾经希望或实际在产品中安装一个真正断开直流(DC)电压轨的开关?现在业界在推动的48V汽车电池方案,是否有助于改善这种吸血鬼吃电的状况?

    时间:2018-09-04 关键词: 汽车 传感器 动力系统

  • 首款氢燃料电池列车将在德国运营

    首款氢燃料电池列车将在德国运营

    其实在交通工具领域,列车的动力系统一直是领先于汽车的,不但在内燃机方面领先,而且率先实现了电气化。在汽车的氢燃料电池应用刚刚开始商品化时,据我们的消息,在2017年底氢燃料电池列车就会投入正式运营了,而做到这一点的正是法国和德国。   作为欧盟中在经济水平和科技水平领先的国家,德法在推动新事物上不遗余力,作为铁路运输业环保技术的领先者,法国阿尔斯通公司推出了首款氢燃料电池客运列车,这款列车将首先在德国的萨克森州投入运营。   新列车被命名为iLint,采用氢燃料电池驱动的它把燃料箱和电池都放置于列车顶部,锂离子电池和电动机则位于座椅下方。与其燃料汽车面临的问题一样,公众也会关心氢燃料列车的成本问题(直接关系到票价),以及液态氢的制造和安全性。   如果解决了这些问题,那么氢燃料电池列车的发展前景还是相当不错的,至少挪威,丹麦,荷兰等国家已经有了购买意向。而对于氢燃料电池汽车来说,这其实也是利好,因为列车对于动力系统的要求更加苛刻,而且对燃料的数量需求呈几何数上升,这些都能帮助燃料电池汽车解决一部分基础问题。

    时间:2016-12-30 关键词: 氢燃料电池 交通工具 动力系统 自媒体

  • 英国超音速汽车冲击世界记录:时速1610公里,轮胎受得了吗?

    据国外媒体报道,英国 Bloodhound SSC 猎犬超音速汽车将于明年在南非沙漠挑战世界陆地速度纪录。 Bloodhound SSC 用欧洲“台风”战斗机喷气式发动机和一种混合火箭发动机作为动力系统,时速可达 1000 英里 ( 1610公里 )。届时,车手 Andy Green 将驾驶 Bloodhound SSC 打破他驾驶 Thrust SSC 创造的 763英里 ( 1228公里 ) 最高时速世界纪录。 一年前,Bloodhound SSC 在伦敦金融城金丝雀码头车队总部亮相,受到了媒体和公众的热烈反响,但找赞助商的过程比较波折。研究人员原计划在 2015 年推出,2016 年赴南非挑战世界记录。不过在团队融资过程中遭遇了一些工程人员跳槽。目前 Bloodhound SSC 正与新赞助商就车辆技术、外形等共同进行深入研究。 Andy Green 表示目前车子已经被分拆,总共有3500个组件,每一片都精心拆卸、检查、加标签后收藏。到时候再重新组装成车。该团队已经在南非沙漠检查车道准备的进展。Andy 说,检查小组发来的报告令人振奋不已。他们计划明年让超音速汽车在南非“飞”起来。 声音在 15℃ 的空气中的速度是每秒 340 米,约为 1224 千米每小时,超音速汽车是指以可燃气体作动力并且速度大于 340 米每秒的汽车。要知道,陆地上速度最快的猎豹,短跑时速最高也才 110 公里。有网友表示,这种超音速汽车速度这么快,轮胎受得了吗?

    时间:2016-10-17 关键词: 汽车 动力系统

  • 动力系统的下一步发展

     尽管电动汽车和混合动力汽车一路高歌猛进,传统的汽油和柴油动力汽车在未来许多年内仍将是市场的主流。预计到 2023 年,传统动力汽车仍将在全球轻型汽车产量中占据 85% 份额,如下图所示。 但是,这并不意味着汽车的动力系统控制要求将会一成不变。汽车制造商和他们的供应商正面临着日益严格的燃油经济性和尾气排放控制要求。在近期发生的柴油发动机排放丑闻之前,这种情况就早已出现,只不过现在更加严格。 这导致汽车厂商需要更多、更复杂的后处理技术,而过去未采用后处理技术的车辆也需要安装后处理系统。为了确保这类后处理系统能够妥善工作,我们显然需要更加复杂的动力系统控制。事实上,梅赛德斯从 2014 年起就已经开始为某些搭载汽油发动机的车型安装微粒过滤器,例如 W222 S500。该公司表示,今后将随着发动机的升级逐步扩大微粒过滤器的使用范围。 与后处理技术的改进一样,控制策略也正变得更加复杂,越来越多的厂商开始采用基于模型的控制而不是相对简单的图位控制技术。向基于模型的控制转变通常意味着更高的处理要求。某些情况下可以使用特定的加速器 IP,但是更常见的方法是直接通过处理器内核为基于模型的控制提供支持。这就需要浮点支持;而为了确保高效执行,还有必要引入某些特定的数学运算来帮忙。 虽然电动汽车在全球汽车产量中所占的份额依然相对较小,但是毫无疑问,随着排放指标的趋紧以及汽车厂商陆续推出更加高性价比和出色的产品,这个份额必将获得显著的增长。 研究公司Strategy Analytics的研究表明,各类电动汽车的产量在汽车总产量中所占的份额预计将从 2016 年的 5% 提高到 2023 年的 15%。 按动力系统类型划分的轻型汽车产量 混合动力汽车/电动汽车的总产量预计将从 2015 年的330 万辆增长到 2020 年 1160 万辆,复合年均增长率超过 28%。这个速度远远超过传统动力汽车 1.6% 的年均增长率,也大大高于汽车总产量 3.3% 的年均增长率。预计到 2023 年,电动汽车的市场需求将进一步增长到 1700 万辆以上。 电动汽车有很多不同的类型。按照它们的电动化程度,可以大致分为: 轻度混合动力汽车——电动机功率通常低于 15 kW,仅用于提供扭矩辅助而不具备纯电力驱动功能。 在所有混合动力汽车类型中,这个类别的增速排名第二,2015 年到 2020 年的复合年均增长率达到 45%。这个增速在很大程度上有赖于 48V 技术的成功引进。这种 48V 轻度混合动力汽车预计将在欧洲市场获得极大发展,因为各大汽车厂商正在积极开发性价比更高的汽油发动机来取代柴油发动机。 全混合动力汽车——电动机功率通常高于 30 kW,能够在没有内燃机协助的情况下独立驱动汽车。 这类汽车配备的电池通常很小,因此纯电动续航里程常常只有几公里。这个类别的增速最慢,2015 年到 2020 年的复合年均增长率仅为 8%——但是仍然大大高于 3.3% 的整体市场增速。这个细分市场目前最受欢迎也最为成熟(例如丰田普锐斯),因此要继续增长也较为困难。另外,有一部分需求将向插电式混合动力汽车转移。 插电式混合动力汽车和全混合动力汽车类似,也配备功率强大的电动机,但是电池的尺寸大很多,并且可以使用外部电源充电,因此纯电动续航里程也长很多。这类汽车提供了“一举两得”的方案:纯电动续航里程可满足日常通勤需求,而借助汽油发动机的续航里程(以及快速加油)则可实现长途旅行。这个类别的增速将最快,2015 年到 2020 年的复合年均增长将达到 54%。因此,插电式混合动力汽车的产量预计将在 2020 年超越全混合动力汽车。 纯电动汽车并不搭载汽油或柴油发动机。这个类别的增速可以排到第三位,2015 年到 2020 年的复合年均增长将超过 34%,尽管目前的基数还非常小。若要实现预计增速,各大汽车厂商还需要推出新车型。未来一段时间内,成本和续航里程将继续成为制约这类汽车推广的因素。 动力系统处理器是持续增长的巨大市场 动力系统版图的改变,加上传统动力汽车面临的排放和油耗压力,共同推进了人们对动力系统控制器以及嵌入式处理器的需求。同时,采用内燃机和电动机驱动的混合动力汽车需要对这两套系统进行控制,还需要通过复杂的算法来决定两个动力来源的功率输出比例,以满足驾驶员对于动态扭矩的需求。电池管理系统也需要对(通常为锂离子)电池组的充电/放电和热管理进行监督和控制。除此之外,插电式混合动力汽车和纯电动汽车还需要配备车载充电器控制器,因此光是动力系统可能就需要6个 32 位微控制器。 即便是概念上较为简单的纯电动汽车,它的控制策略也可能非常复杂: 电动机通常需要同时应对加速和减速的扭矩需求,因为这类汽车通常采用再生制动技术。 某些车型还安装多台电动机来实现更高的性能水平。负责扭矩矢量控制和前/后扭矩分配的动态控制元件也需要得到管理和控制。 除了所有这些性能要求,市场对功能安全的要求也越来越高。驾驶员对扭矩输出的直接控制越来越少,因此必须确保电动机在任何条件下都能作出预判并安全响应。 另外,自 2011 年 ISO 26262 《道路车辆功能安全》标准发布以来,所有汽车应用领域对功能安全的重视程度也变得越来越高。关于功能安全对动力系统的意义,电动汽车和混合动力汽车的电池管理系统可以作为一个例子。特斯拉电动汽车采用大型 90kWh 锂电池组,它所携带的能量相当于 77 公斤 TNT 炸药。虽然这个数字小于传统动力汽车油箱内携带的能量,但是正确地进行电池的热管理和充电管理(由电子控制单元负责)对于确保安全行驶来说的确至关重要。 半导体厂商需要在这方面提供支持,包括具体的产品设计特点(例如双核锁步、ECC 内存保护和总线)和设计流程(例如为 IEC 61508 / SIL 3、ISO 262626 / ASIL D 提供安全手册和支持)。 动力系统控制需要克服的最后一个难题是控制的集中化趋势。目前市场上的高端车型配备 100 多个独立电子控制单元。在动力系统内部,为基本的内燃机控制、气门控制(例如 BMW Valvetronic 系统)、变速箱控制以及混合动力汽车的牵引电动机/变频器/电池配备独立的控制器是常见的做法。不少汽车厂商开始寻求将多项控制功能整合到数量较少但是功能更强大的电子控制单元中,尤其是在豪华车市场。这类控制器可能是多处理器设备,每一个处理器可能配备多个内核并运行多个应用程序。运行多套操作系统并通过管理程序实现任务虚拟化的能力将变得日益重要,不仅针对信息娱乐领域,也包括所有汽车应用领域。 在 2016 年 6 月举行的路德维希堡汽车电子大会(Ludwigsburg Automobil Elektronik Kongress)上,与会者的演讲和讨论表明,BMW、梅赛德斯和奥迪都在追求未来汽车架构的集中化策略。这项任务显然难度很大,要从高度分散直接跨越到高度集中也是不太可能的事。由此看来,所谓的“域控制器”架构类型将得到更加广泛的采用。这种架构将汽车上单个域(例如动力系统)内的功能整合作为单个控制器来对待。 不久前,BMW 在一份关于推出自动驾驶汽车平台的声明中对这个趋势可能产生的结果作出了预测。BMW 认为,这样的汽车最终将只有两个大型控制器:一个负责控制车辆,另一个负责控制信息娱乐平台。这是一个长期趋势,在 2020 年之前还不太可能对汽车市场造成什么影响。但是,半导体的投资周期很长,因此要满足这些新的需求,现在就必须行动起来。 在这些不断变化且严苛的要求推动下,到 2023 年,用于发动机控制应用程序的处理器市场规模预计将超过 10 亿美元。这其中有大约 9% 的需求来自轻型汽车原装应用程序。 发动机控制应用程序对处理器的需求(百万美元) 在这些发动机控制应用程序当中,来自电动汽车动力系统的处理器需求增速远远高于传统汽油和柴油动力汽车。如上图所示,到 2023 年,超过 37% 的发动机控制处理器需求将来自电动汽车。这个比例明显高于电动汽车 15% 的产量份额,因为不少电动汽车都是混合动力汽车,同时需要对汽油/柴油发动机和电动机/变频器/电池进行控制。 到 2020 年,一辆普通的纯汽油驱动汽车需要安装价值约 7 美元的处理器来运行发动机控制应用程序。 如果是插电式混合动力汽车,那么发动机控制所需的处理器明显价值更高,到 2020 年将超过 34 美元。 启示 目前的动力系统处理器大多采用专属架构,但是已经有迹象表明未来将发生改变。所有为汽车产业服务的半导体厂商都面临一个巨大的挑战:如何投入巨额资金来升级现有的专属架构,好让它们继续为下一代动力系统服务。需求总是在变化,何时/是否升级产品线将是决策的关键。如果能有一套现成的解决方案,既包括必要的安全特性,也提供安全相关应用程序的流程/文件,那么将极大程度地缩短新设计的上市时间。 长期而言,随着汽车控制的集中化程度越来越高,包括 BMW 在内的部分汽车厂商已经开始研究如何将所有重要的车辆动态控制系统集中到一个模块当中。这个过程将伴随自动化程度更高的汽车问世而得到完善。动力系统控制技术正在从数量众多的分散式控制盒,向数量更少、功能更强大的控制设备转变。在这个背景之下,从各自为政的专属架构向统一的标准架构过渡似乎更有吸引力。

    时间:2016-09-27 关键词: ARM 动力系统

  • 科技部:“十三五”力推新能源汽车技术创新

    科技部:“十三五”力推新能源汽车技术创新

    21日,以“安全保障 创新引领”为主题的中国电动汽车百人会夏季论坛召开。科技部副部长阴和俊透露,科技部在“十三五”期间将大力推进新能源汽车技术创新发展,目标是到2020年建立完善的电动汽车动力系统科技体系和产业链,为我国新能源汽车产业发展提供更有力的科技支撑。 作为低碳化、信息化和智能化的最佳平台,新能源汽车正成为新一轮科技革命的重要载体。阴和俊表示,目前我国新能源汽车技术研发和产业化取得重大进展,技术创新获得显著进步,产业化进程处于引领地位。具体表现在增程技术取得重要进展,关键零部件技术获较大突破。同时,公共技术平台初步建成,建立起较完善的新能源汽车标准体系,基本能满足技术研发及产业化需求。   2016年1—6月,全国新能源汽车累计产销量均超过17万辆,较2015年同期大幅提高。然而,在新能源汽车示范推广应用过程中,暴露出充电基础设施建设不足、车辆安全隐患增加等问题。 “其中安全问题亟须解决。特别是近一年来,电动汽车安全事故呈现上升趋势,除少部分低水平的新能源汽车产品进入市场的原因外,也有因自身安全防护性不足、充电和运营监控防护不够等导致的安全事故。”阴和俊说,新能源汽车安全是一项系统工程,需整车与动力电池以及基础设施各方面共同努力,加强整个系统工程技术的完善与提升,建立有效的运营安全及充电监控保障体系。 阴和俊介绍,从2015年下半年起,科技部联合财政部、工信部等组织实施“十三五”国家重点研发计划新能源汽车试点专项,从基础科学问题、共性核心关键、动力系统技术、集成开发与示范四个层次,重点对动力电池与电池的管理系统、电机驱动与电力电池总成、电动汽车智能化、燃料电池动力系统、插电增程式混合动力系统、纯电动系统六个方向进行研发部署,以完善我国新能源汽车研发体系,升级新能源汽车技术平台。

    时间:2016-08-23 关键词: 新能源汽车 阴和俊 动力系统

  • 汽车技术及车身和动力系统解决方案

    汽车技术及车身和动力系统解决方案

    随着人们对汽车舒适性等方面要求的提高,车身电子控制和动力性的重要性日益突显,越来越多的汽车开始装备高性能的车身控制系统和先进的管理系统。这类系统的增加和升级为半导体器件的应用开辟了巨大的空间。 但是,面对环保和丰富消费者体验的需求,以及汽车器件的最严格规范,制造商一方面要在产品的设计和制造等方面更加注重可靠性指标的认证,另一方面也要保证产品在提供更高性能的同时,符合环保节能方面的要求。本文将结合安森美半导体的汽车技术专长,谈谈汽车车身及动力系统解决方案所采用的各种器件。 先进的汽车工艺技术 汽车电子设备的增加使汽车的各个部分都无法避免寄生信号,甚至可能出现80 VV的峰值,汽车设计团队必须考虑到这一点。用于汽车的模块和组件需要能够承受这种峰值并保证实现应有的功能。安森美半导体利用成熟的汽车技术能力,开发了一套专门的高电压汽车电源技术,实现复杂的高电压系统级芯片(SoC)解决方案,满足最大电压和数字门集成的要求。 同时,汽车中越来越多的电子含量对电磁兼容性的要求越来越高,汽车制造商也制定了相应的性能标准,旨在使车载网络(IVN)应用拥有更高的抗ESD脉冲和抗EMI能力。安森美半导体利用创新的I3T50/I3T80技术提供最佳的一流器件,通过深沟槽隔离等工艺既实现了先进功能,又保证了可靠设计,降低了芯片上不同单元(cell)结构之间的干扰。 安森美半导体的一系列技术允许使用高达100V的电源,有利于元件的集成——包括嵌入式微处理器内核。安森美半导体的汽车ASIC和专用标准产品(ASSP)解决方案广泛用于动力总成(包括环境温度 ≥150℃的高温应用)、安全、车身、仪表板、IVN、传感器和驱动器应用。 安森美半导体是汽车MOSFET市场的主要供应商。除了平面MOSFET产品系列,该公司还提供40 V和60 V沟槽MOSFET。沟槽技术是为低Rds((on))开关应用优化的,与平面技术相比,更适用于线性操作模式。 安森美半导体车身及便利应用解决方案 车身电子及便利应用包括气候控制、智能接线盒、前照灯调节与电源控制、雨刷和光传感、后视镜控制、座椅位置/加热/冷却、车门模块、方向盘传感器等。 这里以车身暖通空调((HVAC)的控制、通信和电源,以及直流电机驱动器为例介绍。 1. 车身HVAC的控制、通信和电源 HVAC包括多个子系统:其一是汽车加热及通风系统,从外部管道吸入清新空气进入车厢;进入的空气可以通过连接引擎冷却系统的小型发热芯来加热。其用途是提高乘客的舒适和安全度。其二是空调制冷系统,将车内热量转移到不断循环的蒸发和冷凝的外部空气中,降低空气的温度和湿度。其三是控制头,即带有用户界面的ECU((电子控制单元)。   图1:HVAC框图 图1是HVAC的框图,图中绿色的部分都会用到安森美半导体的各种器件。这些器件包括用于I/O保护的二极管和整流器;用于收发器或SBC的接口;用于电机预驱动器(BLDC、BDC)的IGBT/FET和MOSFET;用于步进电机驱动的负载/继电器驱动器及接口;用于控制面板的双极晶体管/数字晶体管(BRT)、接口、模拟开关、标准逻辑、多路转换器;用于信号调理的放大器和比较器、运算放大器;用于高端驱动器的驱动器、负载/继电器驱动器、 IGBT/FET和MOSFET;用于电源保护的二极管和整流器、小信号开关二极管、齐纳二极管、肖特基二极管;用于稳压(线性、开关)的接口、直流-直流(DC-DC)控制器、转换器和稳压器、控制器、线性稳压器;用于监控的DC-DC控制器、转换器和稳压器;以及用于低端驱动器的负载/继电器驱动器、 IGBT/FET和MOSFET。 2. 车身HVAC直流电机驱动器 目前,最流行的翼板执行器(flap actuator)是将位置信号反馈给微控制器的简单的直流电机。为了控制直流电机的正向和反向,必须使用全桥配置的两个高端功率级和两个低端功率级。通常,这些驱动器集成了所需的功能,如过压、过载和过温保护。此外,SPI接口可以为微控制器提供诊断功能。 集成的脉冲计数技术结合额外的信号调节块可以取代分立的位置电位计器。在脉冲计数应用中,该电路检测直流电机的换向脉冲,并为每个检测到的换向脉冲创建一个脉冲。通常这些脉冲要反馈到微控制器进行位置检测和位置控制。安森美半导体为这类电路定制的ASIC已经投产。 六路半桥式驱动器NCV7708就是一种灵活的单面高/低端驱动器。其六个高端和低端通道专门用于电机控制配置,如半桥或全桥。NCV7708可以通过一个16位SPI接口控制5个直流电机。该器件还可以控制继电器或指示灯。图2是该器件的功能框图。   图2:NCV7708功能框图 三路半桥驱动 器NCV7703可以控制两个直流电机。功率级的内部连接作为半桥使用,采用SO-14封装的器件可有效减少引脚数量。图3是该器件的框图。   图3:NCV7703功能框图 3. 用于车身HVAC的可配置电机、继电器和LED驱动器 NCV7608具有最大的灵活性,可以驱动不同类型的电机及各种负载,如灯泡、发光二极管和继电器。NCV7608有一个可防止LED发光的特殊诊断电流禁用位,以及标准的诊断功能。图4是NCV7608的功能框图。   图4:具备最大灵活性的NCV7608 该器件是一款8路可配置低端/高端驱动器,采用高密度SOIC-28W封装,能够在-40℃至+150℃的结温下工作。NCV7608具有3.15 V至5.25 V的宽输入电压范围,并具有8路完全独立的输出驱动器,能够任意配置为高端、低端或半桥配置组合,为需要驱动大量负载的设计人员提供极灵活的方案。[!--empirenews.page--] 该器件通过集成的标准串行外设接口执行所有输出段的数字控制,这种功能还能获取诊断故障信息。此外,4个通道能利用外部控制输入引脚进行脉宽调制(PWM)控制。该器件在25℃时的典型导通阻抗(RDSON)仅为1.2 Ω,能大幅延长电池使用时间。 规范完备的NCV7608还提供正/负瞬态保护、过流保护及过温保护功能。其集成钳位电路(在高端及低端工作模式下)确保过温保护及欠压锁定。利用NCV7608可以支持单极和双极步进电机控制,如图5所示。   图5:用NCV7608支持单极和双极步进电机控制 安森美半导体动力系统解决方案 动力总成包括传输控制和位置检测、引擎控制、油门控制、油位检测、空气流量监测、气门控制、燃油喷射控制等。这里介绍的是安森美半导体的引擎管理和燃油喷射系统解决方案。 1. 引擎管理解决方案 安森美半导体为汽油引擎、双燃料/弹性燃料(bi/flexfuel)和柴油引擎开发了各种定制和标准产品,范围覆盖从点火控制的供气和供油到排气后处理子系统的众多应用。这些产品组合包括:电感式角度传感器接口、压力传感器接口、爆震和轮速检测电路、油/尿素流(urea-flow)和气流接口、车载网络组件、油门执行器驱动器和前置驱动器、电磁和压电燃料喷射系统、火花点火、风机、泵和液压控制。图6是汽油引擎管理系统的框图。此外,安森美半导体还提供柴油引擎管理系统,以满足柴油引擎在欧洲和北美地区持续增加的需求。   图6:汽油引擎管理系统 2. 燃油喷射系统解决方案 燃油喷射系统用来测量每个气缸的燃料数量和时序。完全集成的多点(MPI)汽油引擎管理系统仍然是目前最流行的解决方案。为满足强劲增长的汽油直喷 (GDI)系统的新需求,安森美半导体还推出了动力总成方案,涵盖了传输控制和位置检测、引擎控制、油门控制、油位传感器、空气流量监测、气门控制、燃油喷射控制等应用。 半导体器件有助于通过引擎的控制、检测和驱动来提高效率。精心控制的关键部件(如喷油器和气门)可达到最高效率。为了提高控制能力,需要对燃烧室压力进行实时测量和处理,可减少汽油引擎30%的燃料消耗。 总结 除了用于车身和动力系统,安森美半导体采用先进汽车工艺技术的各种汽车应用产品,还可以用于汽车电子的其他部分,以实现优异的性能。这些器件包括:集成了关键系统元件的系统级芯片可提高系统可靠性,降低能耗,节省电路板空间;极低静态电流和宽线性稳压能力的线性稳压器具备短路保护和过温保护;采用自保护 MOSFET的集成电路可取代继电器和保险丝驱动电磁线圈和灯;消除反向恢复振荡的高压整流器可提供低正向压降,提高效率;有瞬态电压保护功能的高可靠电子模块可实现I/O和传感器、负载突降、网络数据线和负载开关等保护。此外,安森美半导体还提供各种汽车级运算放大器和比较器、可靠的电机和机电继电器驱动集成电路及插座、采用标准CMOS/低电压CMOS工艺的稳固的标准逻辑系列。 所有这些集成电路和分立器件均符合汽车可靠性和温度等规范和环保要求,同时可以满足人们对汽车舒适性等方面越来越高的要求。

    时间:2016-05-31 关键词: 汽车技术 车身 动力系统

  • 最新汽车动力系统电子电路中的硅技术

    最新汽车动力系统电子电路中的硅技术

    简介 当今的汽车正朝着提供高能效同时对环境影响降至最低的方向发展。但就长远而言,以非石油为基础的动力系统似乎是最具前景的解决方案;与此同时,汽车工业正在推出基于现有技术引入更多改进。一项主要趋势是混合动力化(hybridization),其中微混合动力(包括停止-启动系统)和轻度(mild)混合动力存在大量增长机会。这些“适度混合动力”方案可能看上去已经过气,但业界仍在围绕这些应用进行大量电子及机械开发。 本文将首先审视一些跟伦德尔(Lundell)式电动机(更广为人知的名称是“交流发电机”)相关的持续改进的极佳示例。由于采用了更好的电子控制,它的能效提升了,更多的能量被恢复,发动机频繁启动的影响被处理平顺了。本文的第二部分将重点介绍汽车中加入的更多传感器,这些传感器将帮助进一步降低传统内燃发动机对石油的依赖。最后一段阐释现有电感型传感器技术可以怎样优化刹车踏板以帮助汽车节省更多能量。 1. 启动交流发电机 在启动交流发电机系统中,无源整流二极管被大电流开关替代。这些开关负责驱动启动交流发电机,使其作为电机(启动机模式),并在交流发电机内部产生的定子电流上执行同步整流(交流发电机模式)。 同步整流大幅通过以高导电性的通道分流(本体)二极管,提升交流发电机能效,将正向压降降至低于150 mV。   图1:交流发电机中的同步整流 此应用的一项主要功能挑战就是确保在定子电流反向时开关以极快速度关断;开关关断有任何延迟都会导致不必要的电池放电,其方式跟常规二极管的反向恢复非常类似。有鉴于此,预驱动器IC包含在自主门极控制环路内部工作的高歪曲率驱动器,设计目的是在整流期间欧姆损耗与电流符号改变时的过渡损耗之间取得尽可能最佳的折衷。在IC中集成这些预驱动器相当复杂。 首先,它要求多种不同电压域共存在同一个硅衬底上,同时确保这些电压域之间的可靠通信。 其次,启动交流发电机的驱动器IC被置于可能是环境最恶劣的位置,可能会遭受电池反向、负载突降、阴极接地转移、定子相位上极大的 dV/dt(数量级为每微 秒100 V)、电磁干扰等多种瞬态事件。同样,使用差分技术及细致管理硅衬底上的寄生(双极)效应,有可能采用高性价比的降压技术而非绝缘硅(SOI)技术来构建此类IC。   图2:启动交流发电机中采用强固的预驱动器来控制高门极-源极电容(Cgs)的MOSFET 除了传统铅酸电池,我们看到越来越多的储能组件被用于启动-停止系统中的电源网络,如锂离子电池、超级电容等。在这些系统中,安全领域变得跟核心功能一样重要。因此,我们看到ISO26262安全标准越来越多地进入我们的视野,有时会导致相当部分硅片面积专门用于监测应用,检测此IC及其伴侣IC的运行健全状况,并在有需要的情况下确保安全状态。 最后,智能电路及大功率元器件在紧邻位置的组合表示控制电路的结点温度大幅上升;在应用中需要考虑工作结点温度高于175℃的情形并不罕见。此外,在元器件认证阶段,可能使用高达200℃的温度来进一步加速老化过程,以将使用寿命测试时长保持在合理的2,000小时之内。通过使用带有扩展温度范围的硅工艺,并在设计阶段将在设计约束考虑在内,就能够有效地应对这个挑战。 2. 内燃发动机中使用的传感技术 传感器在使当代内燃发动机达到前所未有的能效水平,同时还将排放降至最低。例如,空气流量(MAF)传感器衡量进入发动机燃烧室的空气量,从而精确喷入恰当数量的燃油。而在发动机的另一端,氧气和氮氧化物(NOx)传感器直接测量废气成分,并将信息馈送回给发动机控制单元(ECU)。 压力传感器的进袭事实上无所不在,代表了一种伴随内燃机演进及追求增强控制的趋势。最初是歧管绝对压力(MAP)传感器,此传感器是使用MAF 传感器之外的另一选择。随着燃油喷射技术的进步,需要汽车直喷(GDI)及柴油直喷(DDI)压力传感器来配合通过直接连接至每个气缸燃烧室的共轨燃油管测量喷射的燃油压力。后者某些时候要求柴油微粒过滤器(DPF)来减少油烟,而DPF需要要求传感器来帮助维持适当的工作条件。即使是在发动机外部,胎压监测系统(TPMS)确保轮胎恰当充气,从而不仅提供更好的安全性,还提供更高的燃油效率,因为轮胎滚动阻力减小了。 压力传感器的另一个前沿阵地是燃烧室本身。为了提供最终的燃烧控制,其中一个必要条件是随时都精确知道所有气缸内的压力。某些类型的清洁柴油发动机已经在气缸内压力传感器的帮助下运转。那些相同的传感器也是正在研究的新发动机的关键推动因素,一个例子就是均质充量压缩点火(HCCI),此技术的目标是结合汽油发动机的低排放及柴油发动机的能效。 所有这些进步都提出了新的技术挑战,要求越来越复杂的集成电子电路来因应这些挑战。举例来说,更好的控制要求更高的精度,而目前0.5%的容限很常见。与此同时,随着压力传感功能的布局移向更接近发动机的中心,工作温度范围持续扩展。这就对传感元件及补偿其非理想特性所需的电子电路施加了额外的限制。 新一代压力传感器IC的框图如图3所示。低噪声模拟前端开始提供高精度性能,随后是高精度Σ-Δ(sigma-delta)模数转换器 (ADC)。复杂的数字信号处理为传感元件的偏移和灵敏度提供非线性温度补偿。常见的5 V模拟输出逐渐被单边半字节传输(SENT)及PSI5等标准数字输出替代。此方法通过省去传感器中的输出数模转换及ECU端的模数转换,减小总量化误差。 每个传感器在生产时都被校准,补偿系数存储在内部EEPROM中。   图3 : 用于压力传感器的下一代精密信号调理接口IC框图[!--empirenews.page--] 3. 用于刹车踏板的电感型位置传感器接口 典型刹车踏板仅有一个开关,用于帮助确定什么时候应该导通刹车灯。随着刹车能量回收(regen)功能的增添,就需要新的刹车踏板位置传感器。本质上而言,标准摩擦刹车系统采用测量刹车踏板精确位移的控制系统来升级。当刹车踏板仅轻微位移时,摩擦刹车系统不会激活。在这个“回收带”,能量回收系统将测量刹车踏板位移,并确定移动中汽车的多少运动能量需要转移到临时能量存储。这能量存储可以采用多种形式;原设备制造商(OEM)可能倾向于气压或液压蓄力器、48 V电池、超级电容,或者甚至是飞轮。轻度混合动力汽车会在下一个加速阶段将存储的能量转换回至有限时间的推进动力,而微混合动力汽车仅使用电气回收技术,在更长的时间段内为板网(boardnet)供电。 为了测量“回收带”期间刹车踏板的确切位置,可以使用像给加速踏板使用的类似的技术。图4显示了这类应用免接触式传感器方案的框图。   图4:电感型位置传感器应用框图 安森美半导体开发的定制电感型传感器接口充分利用先进的前端滤波器,还结合了智能处理功能。片上驱动器通过最少一个励磁电感刺激传感器。传感器的耦合输出电感会产生包含励磁电感与输出电感相对位置信息的信号。电感相对位置的变化在很大程度上取决于所选择的传感器设计,它通常是线性或旋转运动的结果。然后,此集成电路将将传感器的电气输入和输出信号转换为数字位置信息。解析出的位置信号然后通过接口传送给微控制器,具体什么接口取决于客户要求或偏好。可以选择专有混合信号方案来配合传感器接口输出格式,包括比例电压、正弦-余弦(Sin-Cos)电压、脉宽调制(PWM)、SENT或PSI5。 传感器领域的半导体供应商除了具备所要求的技能,还应对ISO26262标准呈现出正确的态度。汽车中的许多踏板应用跟安全直接相关,需要通过恰当的ISO26262理解、方法及工具集方式因应。可以在跟某些功能共用相同结果、提供独立数据输出的冗余型配置中使用电感型传感器,在模块级达到 ASIL-D要求。新兴的回收应用结合新的适合安全标准,正在推动行业朝向开发与电感型传感器连接的新的集成电路。 结论 电子元器件开发者及供应商正在趋向未来汽车动力系统在道路上创造不同。虽然微混合及轻度混合动力汽车提供相对适度的燃油经济性提升,但它们的性价比很高。恰好是这种强固的汽车逐步改善途径将使大多数汽车朝向新技术稳步演进,同时还构建下一代动力系统的基础。

    时间:2016-01-12 关键词: 电子电路 硅技术 动力系统

  • 最新汽车动力系统电子电路中的硅技术

     简介 当今的汽车正朝着提供高能效同时对环境影响降至最低的方向发展。但就长远而言,以非石油为基础的动力系统似乎是最具前景的解决方案;与此同时,汽车工业正在推出基于现有技术引入更多改进。一项主要趋势是混合动力化(hybridization),其中微混合动力(包括停止-启动系统)和轻度(mild)混合动力存在大量增长机会。这些“适度混合动力”方案可能看上去已经过气,但业界仍在围绕这些应用进行大量电子及机械开发。 本文将首先审视一些跟伦德尔(Lundell)式电动机(更广为人知的名称是“交流发电机”)相关的持续改进的极佳示例。由于采用了更好的电子控制,它的能效提升了,更多的能量被恢复,发动机频繁启动的影响被处理平顺了。本文的第二部分将重点介绍汽车中加入的更多传感器,这些传感器将帮助进一步降低传统内燃发动机对石油的依赖。最后一段阐释现有电感型传感器技术可以怎样优化刹车踏板以帮助汽车节省更多能量。 1. 启动交流发电机 在启动交流发电机系统中,无源整流二极管被大电流开关替代。这些开关负责驱动启动交流发电机,使其作为电机(启动机模式),并在交流发电机内部产生的定子电流上执行同步整流(交流发电机模式)。 同步整流大幅通过以高导电性的通道分流(本体)二极管,提升交流发电机能效,将正向压降降至低于150 mV。 图1:交流发电机中的同步整流 此应用的一项主要功能挑战就是确保在定子电流反向时开关以极快速度关断;开关关断有任何延迟都会导致不必要的电池放电,其方式跟常规二极管的反向恢复非常类似。有鉴于此,预驱动器IC包含在自主门极控制环路内部工作的高歪曲率驱动器,设计目的是在整流期间欧姆损耗与电流符号改变时的过渡损耗之间取得尽可能最佳的折衷。在IC中集成这些预驱动器相当复杂。 首先,它要求多种不同电压域共存在同一个硅衬底上,同时确保这些电压域之间的可靠通信。 其次,启动交流发电机的驱动器IC被置于可能是环境最恶劣的位置,可能会遭受电池反向、负载突降、阴极接地转移、定子相位上极大的dV/dt(数量级为每微 秒100 V)、电磁干扰等多种瞬态事件。同样,使用差分技术及细致管理硅衬底上的寄生(双极)效应,有可能采用高性价比的降压技术而非绝缘硅(SOI)技术来构建此类IC。 图2:启动交流发电机中采用强固的预驱动器来控制高门极-源极电容(Cgs)的MOSFET 除了传统铅酸电池,我们看到越来越多的储能组件被用于启动-停止系统中的电源网络,如锂离子电池、超级电容等。在这些系统中,安全领域变得跟核心功能一样重要。因此,我们看到ISO26262安全标准越来越多地进入我们的视野,有时会导致相当部分硅片面积专门用于监测应用,检测此IC及其伴侣IC的运行健全状况,并在有需要的情况下确保安全状态。 最后,智能电路及大功率元器件在紧邻位置的组合表示控制电路的结点温度大幅上升;在应用中需要考虑工作结点温度高于175℃的情形并不罕见。此外,在元器件认证阶段,可能使用高达200℃的温度来进一步加速老化过程,以将使用寿命测试时长保持在合理的2,000小时之内。通过使用带有扩展温度范围的硅工艺,并在设计阶段将在设计约束考虑在内,就能够有效地应对这个挑战。 2. 内燃发动机中使用的传感技术 传感器在使当代内燃发动机达到前所未有的能效水平,同时还将排放降至最低。例如,空气流量(MAF)传感器衡量进入发动机燃烧室的空气量,从而精确喷入恰当数量的燃油。而在发动机的另一端,氧气和氮氧化物(NOx)传感器直接测量废气成分,并将信息馈送回给发动机控制单元(ECU)。 压力传感器的进袭事实上无所不在,代表了一种伴随内燃机演进及追求增强控制的趋势。最初是歧管绝对压力(MAP)传感器,此传感器是使用MAF传感器之外的另一选择。随着燃油喷射技术的进步,需要汽车直喷(GDI)及柴油直喷(DDI)压力传感器来配合通过直接连接至每个气缸燃烧室的共轨燃油管测量喷射的燃油压力。后者某些时候要求柴油微粒过滤器(DPF)来减少油烟,而DPF需要要求传感器来帮助维持适当的工作条件。即使是在发动机外部,胎压监测系统(TPMS)确保轮胎恰当充气,从而不仅提供更好的安全性,还提供更高的燃油效率,因为轮胎滚动阻力减小了。 压力传感器的另一个前沿阵地是燃烧室本身。为了提供最终的燃烧控制,其中一个必要条件是随时都精确知道所有气缸内的压力。某些类型的清洁柴油发动机已经在气缸内压力传感器的帮助下运转。那些相同的传感器也是正在研究的新发动机的关键推动因素,一个例子就是均质充量压缩点火(HCCI),此技术的目标是结合汽油发动机的低排放及柴油发动机的能效。 所有这些进步都提出了新的技术挑战,要求越来越复杂的集成电子电路来因应这些挑战。举例来说,更好的控制要求更高的精度,而目前0.5%的容限很常见。与此同时,随着压力传感功能的布局移向更接近发动机的中心,工作温度范围持续扩展。这就对传感元件及补偿其非理想特性所需的电子电路施加了额外的限制。 新一代压力传感器IC的框图如图3所示。低噪声模拟前端开始提供高精度性能,随后是高精度Σ-Δ(sigma-delta)模数转换器(ADC)。复杂的数字信号处理为传感元件的偏移和灵敏度提供非线性温度补偿。常见的5 V模拟输出逐渐被单边半字节传输(SENT)及PSI5等标准数字输出替代。此方法通过省去传感器中的输出数模转换及ECU端的模数转换,减小总量化误差。 每个传感器在生产时都被校准,补偿系数存储在内部EEPROM中。 图3 : 用于压力传感器的下一代精密信号调理接口IC框图 3. 用于刹车踏板的电感型位置传感器接口 典型刹车踏板仅有一个开关,用于帮助确定什么时候应该导通刹车灯。随着刹车能量回收(regen)功能的增添,就需要新的刹车踏板位置传感器。本质上而言,标准摩擦刹车系统采用测量刹车踏板精确位移的控制系统来升级。当刹车踏板仅轻微位移时,摩擦刹车系统不会激活。在这个“回收带”,能量回收系统将测量刹车踏板位移,并确定移动中汽车的多少运动能量需要转移到临时能量存储。这能量存储可以采用多种形式;原设备制造商(OEM)可能倾向于气压或液压蓄力器、48 V电池、超级电容,或者甚至是飞轮。轻度混合动力汽车会在下一个加速阶段将存储的能量转换回至有限时间的推进动力,而微混合动力汽车仅使用电气回收技术,在更长的时间段内为板网(boardnet)供电。 为了测量“回收带”期间刹车踏板的确切位置,可以使用像给加速踏板使用的类似的技术。图4显示了这类应用免接触式传感器方案的框图。 图4:电感型位置传感器应用框图 安森美半导体开发的定制电感型传感器接口充分利用先进的前端滤波器,还结合了智能处理功能。片上驱动器通过最少一个励磁电感刺激传感器。传感器的耦合输出电感会产生包含励磁电感与输出电感相对位置信息的信号。电感相对位置的变化在很大程度上取决于所选择的传感器设计,它通常是线性或旋转运动的结果。然后,此集成电路将将传感器的电气输入和输出信号转换为数字位置信息。解析出的位置信号然后通过接口传送给微控制器,具体什么接口取决于客户要求或偏好。可以选择专有混合信号方案来配合传感器接口输出格式,包括比例电压、正弦-余弦(Sin-Cos)电压、脉宽调制(PWM)、SENT或PSI5。 传感器领域的半导体供应商除了具备所要求的技能,还应对ISO26262标准呈现出正确的态度。汽车中的许多踏板应用跟安全直接相关,需要通过恰当的ISO26262理解、方法及工具集方式因应。可以在跟某些功能共用相同结果、提供独立数据输出的冗余型配置中使用电感型传感器,在模块级达到ASIL-D要求。新兴的回收应用结合新的适合安全标准,正在推动行业朝向开发与电感型传感器连接的新的集成电路。 结论 电子元器件开发者及供应商正在趋向未来汽车动力系统在道路上创造不同。虽然微混合及轻度混合动力汽车提供相对适度的燃油经济性提升,但它们的性价比很高。恰好是这种强固的汽车逐步改善途径将使大多数汽车朝向新技术稳步演进,同时还构建下一代动力系统的基础。

    时间:2014-09-28 关键词: 混合动力 动力系统

  • 科学家研发尿动力燃料电池:替代铂进行催化

     韩国科学家希望用人尿发电,然后供给汽车、住宅和城市使用。他们计划用天然存在于人尿中的碳取代燃料电池内昂贵的铂。照片展示了一辆燃料电池汽车。这辆汽车和该项目无关,但有朝一日可能从这项技术中获益。 alt=韩国科学家希望用人尿发电,然后供给汽车、住宅和城市使用。他们计划用天然存在于人尿中的碳取代燃料电池内昂贵的铂。照片展示了一辆燃料电池汽车。这辆汽车和该项目无关,但有朝一日可能从这项技术中获益。 src="uploads/article/201407/20140619064432977.jpg"> 韩国科学家希望用人尿发电,然后供给汽车、住宅和城市使用。他们计划用天然存在于人尿中的碳取代燃料电池内昂贵的铂。照片展示了一辆燃料电池汽车。这辆汽车和该项目无关,但有朝一日可能从这项技术中获益。 在阳极上,一种通常是铂的催化剂把氢原子的电子分离出来,留下带正电荷的氢离子和自由电子。阳极和阴极之间的一张膜只允许氢离子通过。这意味着电子只有沿着外电路移动,继而产生电流。 科学家希望燃料电池将来有机会得到广泛应用。 问题是燃料电池内的催化剂过于昂贵,而且它的高成本现已抑制这项技术的商业发展。但通过用尿中的碳代替铂,研究人员可能大幅降低成本。 北京时间18日消息,据国外媒体报道,全球每天制造约105亿升尿,这足以填满4200个奥运会泳池。尽管我们大多数人会把它贴上废物的标签,但科学家希望有一天用尿发电,然后供给汽车、住宅和城市使用。 韩国高丽大学的一个科学家组概述了一个用人尿内的碳原子制造廉价电力的计划。这些研究人员称,他们会用天然存在于人尿中的碳取代燃料电池内昂贵的铂。燃料电池是一项通过氢氧反应把化学能变成电能的很有发展前途的技术。 根据这项技术,把氢气送到燃料电池一侧、带有负电荷的阳极上,同时氧被送到燃料电池另一侧、带有正电荷的阴极上。在阳极上,一种通常是铂的催化剂把氢原子的电子分离出来,留下带正电荷的氢离子和自由电子。阳极和阴极之间的一张膜只允许氢离子通过。这意味着电子只有沿着外电路移动,继而产生电流。 科学家希望燃料电池将来有机会得到广泛应用,为汽车和住宅提供电力。问题是燃料电池内的催化剂过于昂贵,而且它的高成本现已抑制这项技术的商业发展。但通过用具有相似特性的碳代替铂,韩国研究人员认为他们可能大幅降低燃料电池的成本。 该研究负责人、韩国高丽大学的Jong-Sung Yu表示,把尿当作一种商品而不是一种废物还会得到环境效益。他说:“尿中残留的药物等微量污染物都会进入水体。和燃料电池一样,从尿中得到的碳也可用于电池应用领域。”

    时间:2014-08-18 关键词: 汽车电子 动力系统 尿动力燃料电池

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