為了達到零二氧化碳(CO2)排放遠景,汽車產業在多年設計、生產汽油引擎車輛以來,也開始投入以電池為主要動力來源的油電混合車(HEV)與純電動車(EV)。甚至,也有車廠提出,未來將打造電力自給自足、零碳排放的太陽能車。無論是油電混合車、電動車,還是未來的太陽能車,其主要動力來源都將是安裝在車內的電池組。然而,你可能會想,手機內部那麼小的電池都可能發生爆炸,為車輛供電的電池組安全嗎?

車輛電力來源的電池組,為了增加其安全性,從電池材料到整體電路設計,車廠與相關業者都下足了功夫,畢竟車輛肩負著駕駛及乘客的生命安全,不能出現丁點錯誤。德州儀器(TI)類比應用經理林詠進表示,各種油電混合車或是純電動車,再到未來可能的出現的太陽能車,唯一的目標就是降低碳排放量。而各種有電力供應動力的車輛內部電池組為了供應全車所需,並降低電池組在高壓電使用環境下能具備高安全性,在設計上一定要多方面考量。

除了電池材料之外,電池需要被監測,電池供電電路設計上也需要能夠有更多保護機制,才能保障電動車行駛安全。有鑑於此,德州儀器推出精準的電池監測,以及保護設計方案。林詠進指出,新的類比電路電池狀況偵測的參考設計,內含16顆監控IC、電壓誤差可以小於1%,並具備汽車安全完整性等級D(ASIL D);更重要的是,能夠同時監測電壓與電流的狀況,「不僅可以不遺漏最糟狀況的偵測,確保電池組穩定度與效能外,還能使電池續航力和行駛時間的最大化。」林詠進解釋。

另外,電動車啟動時,需要大量電力通過牽引逆變器與電池,此時將產生高溫,可能會損壞動力系統元件;再者,電動車動力系統已逐漸朝48V高壓邁進,因此在啟動發電機等動力系統時,48V電壓也可能造成系統過熱問題。

因此,透過類比輸出溫度感測器、電池管理IC,以及電容式隔離元件,將可打造體積更小、效能更高的牽引逆變系統。林詠進指出,上述元件,德州儀器已將其整合為具備感測、保護功能的閘極驅動器,適用於IGBT與碳化矽(SiC)FET,可防止過電流的發生,同時確保系統可以安全關閉。

德州儀器台灣業務經理許至全強調,透過在汽車領域長期的耕耘與技術累積,德州儀器將為汽車產業提供全面性的解決方案,其中電動車動力相關只是其中一環。此外,德州儀器不僅止於向市場推出晶片產品,而是更進一步提供完整的參考設計,以協助客戶能夠縮短產品設計時間,並兼顧品質與成本。