Vishay:电动车发展带动电池管理系统的新需求
- 李佳玲/台北
电动车与车联网技术的快速进展,由于大幅增加了汽车采用电子元件的数量,已为半导体业者带来庞大商机,也成为竞逐的重要市场。因应此趋势,离散半导体与被动元件大厂威世(Vishay)积极部署车电应用,凭藉着广泛产品线、通过车规AEC-Q认证、优异的效能与定制化设计能力等优势,已在全球赢得多项重要的设计订单。
Vishay台湾区总经理郭柏能表示,进入电动车时代,小型、轻量、智能将是市场趋势,并为整车的电机控制、驱动与电源供应带来了新的需求与挑战,而如何实现高效、稳定、优化的电力供应与控制,便成为业者共同努力的目标。针对台湾市场,Vishay将锁定车载充电器(OBC)、电池管理系统(BMS)、LED车灯照明、以及车载通讯盒(T-Box)等应用,将其丰富的设计经验与业者分享并扩展市场。
电池管理系统朝双电池系统、主动均衡发展
郭柏能指出,目前电动车发展有几项重要的趋势,包括:由于对汽车整体效能的要求提高,促进了电机的暂态功率和功率密度的提升;电控系统整合化的程度提高;从现有额定功率有限的直流有刷电机向大功率三相交流无刷电机(BLDC)的移转;以及从既有的12V朝48V架构的移转,更可说是全面性的改变。
这其中,电池管理系统是攸关电动车效能的重要关键。Vishay亚太区市场开发FAE总监杨益彰补充说,由于车内的电子系统日益增加,包括车道偏离警示等各种安全应用、信息娱乐系统、引擎控制等,使得既有的12V设计已不敷使用,业界朝48V移转将是必然趋势。目前新款的电动车是采用12V/48V并存的设计方式,48V主要用于起停系统,但未来将逐步迈向全48V架构。
也因此,为解决汽车内的电压差与电力均衡问题,电池管理系统已从单电池系统改变为12V/48V并存的双电池系统,被动与主动均衡技术,再加上电池能量密度的提高提升了电池放电电流,对于电流的检测范围、精度、安全性也都有更高的要求。
另一方面,考虑消费者在为汽车充电时,在充电站、住家或公司等不同的使用情境下,对充电时间也会有不同的需求,也使车载充电器需要更高的功率因素、转换效率、功率密度,并同时满足小体积与轻量的目标。
为满足这些新的需求,Vishay已推出一系列新方案,包括可用于高性能负载切换、 扩展电池寿命的车规级MOSFET SQ系列元件、40V/60V 、低内阻的电池主动均衡用MOSFET、以及100µΩ、50µΩ 36W WSBS系列大功率检测电阻和25µΩ 50W WSBS8536更高电流承载能力检测电阻等。
而为满足电池均衡电路对高压取样电阻精度及长期稳定性的更高需求,Vishay则可提供TNPW高精度薄膜电阻。
汽车正全面朝48V架构移转
此外,在朝48V架构移转方面,杨益彰指出,48V的导入,会对所有的电机控制与驱动系统,包括空调、变速箱、电动助力转向(EPS)、整合式启动发电机(ISG)、BLDC等以及内部元件带来改变。
由于48V电力系统的电压峰值会达到80V,使瞬间电压抑制对元件有更高要求,而且与12V相比, 突破过压保护对元件也有不同要求。此外,48V系统的电压安全设计、以及对元器件的小体积化,高能量密度,高散热能力以及长期高温运行可靠性都有更高的要求,必须能够提升电磁干扰抑制能力等,这些需要解决的技术问题,涵盖了各个层面。
看好48V移转带来的商机,Vishay也已有了完整布局,推出多款效能优异的薄膜电容、电流传感电阻、MOSFET、功率电感器、以及二极管等产品。例如,薄膜DC-Link MKP1848直流支撑电容具备耐电压高、耐电流大、低阻抗、低电感、温度性能好、充放电速度快、使用寿命长等特性。
而针对48V系统设计的瞬态电压抑制(TVS)二极管,采用领先开发eSMP二极管和整流器的小尺寸和低型面高度增强型表面黏着功率封装,并提供不对称和对称扁平式封装。
另一面,车联网的发展,也使汽车对传感器、通讯技术有更多的要求。郭柏能表示,车联网利用通讯技术将人、车、环境串连在一起。然而,想催生更多的车联网应用,除了4G的高速,更要有5G的低延迟以及稳定性。
而随着2018年5G技术标准迈入如火如荼的制定期,车联网也将迎来黄金发展期。Vishay将关注车联网及其相关周边发展,例如车载资通讯(Telematics)智能汽车可能进一步延伸至V2V、V2X领域,LET-V等标准值得关注。
对此领域,Vishay提供的解决方案包括高频微波电阻、RF MLCC射频陶瓷电容、以及混合储能电容器196 HVC ENYCAP等。杨益彰强调,混合储能电容器是Vishay提供的独特产品,具备优异的充、放电效能,更广的高低温运作范围,更长的寿命,能取代电池内建于T-Box之中,在发生意外的瞬间,储存并传输重要数据,避免数据流失。
整体来说,郭柏能表示,Vishay拥有包含主动元件、光电元件、传感器、磁性元件等广泛的产品线、通过车规AEC-Q认证、以及产品高精度、小尺寸、高功率密度等多项优势,近年公司来自汽车市场的营收也持续成长。因应汽车技术的不断进展,我们也将专注于更高电压和更高功率的应用,以满足市场需求。
而就台湾市场的发展来看,郭柏能表示,近来台厂积极拓展汽车电子应用,包括电池管理系统、车载充电器、T-BOX、LED车灯照明等产品均已成功跨入前装市场,Vishay也有多项成功案例。未来,Vishay将持续以我们在欧美市场累积的技术与经验,协助台湾业者开拓更多商机,共创双赢。
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