電動交通工具泛指使用高壓電池和電動馬達進行推進的車輛。與僅用內燃機（ICE）提供動力的汽車相比，這種技術的優勢在于電動馬達在產生扭矩（特別是在加速過程中）時要比ICE高效得多。另外，電動汽車可以在行車時回收動能，而其它汽車只能以熱量的形式損耗掉。

正如亨利福特于1923年所說：“即使僅節省幾磅的汽車重量……也意味著它們能開得更快，并且消耗更少的燃料。”這個永恒真理正是鋰電池化學產業憑借更高比能（焦耳/千克）引領世界向下一代更具重量效益、插電式電動汽車發展的理由。

但我們對筆記本電腦的鋰離子電池爆炸案記憶猶新，當再度考慮到電動汽車電池更大的總能量時，該事件更是被進一步放大。這方面的顧慮及其它因素促進了高度智能的電池管理系統（BMS）的發展。這種電池管理系統需要與大功率電池充電系統通訊來滿足諸如安全、成本、電池壽命、汽車行程（又名里程焦慮）和整夜充電等要求——為了達到更低的碳排放和更高的燃油經濟性需要做出的所有痛苦讓步。

隨著汽車OEM廠商對下一代電池管理和充電系統要求的確 定，半導體公司正在推進預期能夠滿足這些要求的產品開發。本文將要討論與插電式混合動力汽車（PHEV）中的大功率（3kW）、脫機式電池充電器的開發相關的設計要求、架構和挑戰，并展示為何要為這類應用建立數字電源架構。

電動汽車設計環境

混合動力汽車（HEV）與新興的PHEV汽車不同，它們使用較低容量的電池和電動馬達輔助主要ICE加速。這種混合扭矩加上再生制動能力可進一步改善燃油利用率，并減少碳排放。

然而，減少排放還不能完全滿足針對汽車零排放的最新法律要求。因此，作為新興汽車，PHEV的動力完全來自于潔凈電網能量。

所謂的串聯電動汽車與并聯HEV不同，不從兩種來源混合扭矩。所有推進扭矩來自更大的電動馬達，一般大于80kW。在某些情況下會增加一個性能經過優化 的小型里程延伸ICE，用于解決純電動汽車電池的里程限制問題。ICE用作發電機給電動馬達供電，并給電池充電。不管是在PHEV還是HEV中，增加高壓電池和電動馬達從根本上改變了汽車的電氣、機械和安全系統。因此最終需要復雜和高度智能的功率電子和電池管理系統。

電池設計挑戰

過去100年內，工程師已經將汽油推進系統改進得十分完善。現在，OEM及其供貨商一改過去的方式，開始組成聯盟，突破常規，集中力量優化電動推進系統。

但電動推進的高成本表現在產品開發和組件復雜度方面，需要用復雜和容錯性的汽車智能和功率電子系統連續管理數十千瓦的功率。

考慮在傳統汽油動力汽車中測量油量的簡單任務。根據具體的汽車，油量表可能只是由連接到一個發送部件的加熱線圈驅動的雙金屬條。而在電動汽車中，‘油箱’是由串聯/并聯著的許多電池單元（可能100節或以上）組成的高壓電池。對電荷狀態（SOC）的精確判斷要求對每節電池進行精確的電壓測量（在幾毫伏 內）。

集中和高度智慧的控制機制可以滿足模擬技術不容易解決的許多問題。

更先進的微控制器整合有協處理器（控制律加速器）和多個高分辨率脈寬調變器（PWM），前者用于加速控制環路傳輸函數的運算，后者能夠控制功率開關在 150ps內。這種架構能夠動態適應線路和負載的變化，記錄系統操作參數數據，并實現前瞻性的無差錯算法，同時通過地氣隔離的控制局域網絡智能地連接所有 其它汽車子系統。

最近在數字電源方面的發展使得這種方法更加可行，更具成本效益、可擴展性，并且更適合電動汽車中的大功率多相位應用。

有經驗的軟件設計師可以免費使用針對數字補償和實際上每種電源拓撲的大型且可擴展模塊化軟件庫進行整合；另外還能獲得與數字和模擬電源解決方案作對比的測試報告。

想要了解更多關于電動汽車設計研發方面的最新資訊還請關注即將于8月30日開展的中國汽車電子技術展覽會預展Automotive World 2016，本展涵蓋了汽車電子技術、車聯網技術、EV/HEV/FCV技術、汽車輕量化技術、以及汽車配件加工技術等重要領域話題。豐田、日產、本田、馬自達、三菱、通用、現代、博世、電裝等來自世界各國的汽車廠商及代理商都是展會重要嘉賓。此次進駐中國，Automotive World將面向中國市場，從設計到制造高質量呈現汽車電子的前沿技術與應用。

Automotive World China 2016參觀預登記：

https://ali2.infosalons.com.cn/vscenter/visitor/login.aspx?&exh=EFVRPYQL

參觀熱線：

國內觀眾：4006505611或86-10-5763 1818； 國際觀眾：86-21-2231-7142

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