面向未來節能汽車的大功率高壓產品
然而,如今我們發現汽車電網領域出現了較大轉變 - 電壓越來越高。從10~15年前高電壓(HV)被應用到標準乘用車中,這種轉變既已開始。電壓高于14V的電網開始在一些專用領域發展。采用100V或者更高電壓的應用實例如圖1所示 :高壓壓電燃料噴射、HID(高強度放電)照明和面向豪華汽車內高可靠性環繞聲HIFI系統的高端大功率D類放大器之類的應用。高壓系統首次用在了小批量高端車內,從而將汽車14V/12V電池的電壓提升到了更高的水平,并且遠遠高于100V。如果環境立法者開始實施排放法規(其要求實現比過時的內燃機能夠提供的高得多的燃料效率),那么高壓系統很快就會成為必需品。借助于高精度燃料噴射器,柴油機和當今汽油發動機內的燃燒過程可以得到大幅改善,從而顯著降低排放量。效率最高的燃料噴射器由基于高壓壓電元件的復雜高壓噴射器驅動,它會在精確的時間將很小劑量的燃料噴射到各個氣缸的燃燒室內。于是,高電壓進入現代汽車的重點領域,為內燃機提供支持,并最終成為引擎蓋下廣為接受的高壓應用。
但是,現代節能汽車的發展不會隨著內燃機的改善而止步。最終,像豐田這樣勇于開拓創新且具有遠見卓識的汽車制造商會開始改變汽車動力系,從而推動現代汽車的電氣化發展。因此,混合動力汽車和純電動汽車開始利用功能強大的電動機來減少內燃機的使用,甚至徹底取代之。為了滿足內燃機的功率要求,需要采用高壓技術來將電傳動系統的電流保持在可接受的水平,同時產生幾十到幾百千瓦的電機功率。歸根結底,這對于汽車內的高壓芯片而言是一大突破。孤立的專門應用突然不復存在,取而代之的是一整個需要高壓開關與驅動器IC且耗電高的芯片密集型動力系架構。連同混合或者電動動力系的技術挑戰一起,高壓器件突然成了關注的焦點,并且需要具備如下特性:效率高、穩定性高和價格極具競爭力以滿足終端用戶的預算要求。汽車向節能混合動力汽車方向發展還引發了先進汽車電源管理產品組合的發展與變革。電壓要求不再僅僅局限于100V以內。現在,電壓需要高達600V至1200V,其目前只被應用到重型工業電機驅動器和部分由110V或220V AC家庭電網供電的家用電器或消費類應用領域。
從汽車的角度來看,這種技術與架構變化發生得非常快;至少對于更注重技術的安全性、可靠性和穩定性而非快速創新或提早采用新技術的行業而言,它發生得很快。但是,豐田在混合動力汽車領域的成功、燃料價格的急劇上漲和更嚴格的排放法規讓我們必須加快變革,對于需要趕上日本先進的創新型混合技術的美國和歐洲汽車制造商而言尤為如此。
國際整流器公司 (IR) 在采用這種方法為汽車行業實現高電壓方面居于有利地位。公司已經有了非常可靠的、面向標準汽車的汽車產品組合,其采用獲得專利的MOSFET和驅動器技術,適于標準14V應用,并且利用電壓為40V與75V的智能電源和大電流IC技術滿足了24V卡車市場更高的電壓要求。同時,IR一直致力于工業和消費類市場,利用其高壓技術為電機驅動、電源和其它專用HV解決方案實現了100V、200V、600V與1200V的電壓。這讓汽車團隊能夠立即采用高壓芯片和封裝技術,而這正是汽車市場內突然變得重要的新要求。
一般來說,將非汽車芯片和封裝技術轉變成質量目標為零缺陷現場故障率的穩定型汽車產品并不簡單。但是,由于很早就從事上述HV應用,所以IR的汽車團隊擁有豐富的經驗。10多年來,IR汽車產品部一直與市場領先的一級汽車供應商合作開發壓電燃料噴射,這讓我們能夠開發出高度穩定的高壓驅動器技術和符合汽車質量與穩定性要求的車用電源開關。這種經驗和大量的工業電機驅動器與電源產品組合讓國際整流器公司的汽車業務部能夠非常迅速地順應汽車HV趨勢和實現符合混合動力汽車市場要求與質量目標的穩定型汽車高壓產品。
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