為因應全球環境變遷，節能減碳、開發綠能產業一直是各國長期追求的目標，而隨著近年智慧化、電動化的科技發展，電動車已成為減少碳排放的最佳作法之一。不僅各國政府已開始規劃相關法令，積極推動電動車普及，就連傳統燃油車業也跨足此領域，開始加強電動車佈局，足見電動車發展勢不可擋。德州儀器（TI） 長年深耕電源與車用相關領域，近期推出 48V 電源管理解決方案與整合動力傳動系統，提供高電壓技術並整合多種終端設備，將電動車設計推向更高標準。
聚焦於電動車產業的研究機構 Cairn Energy Research Advisors 預測，明年（2021）全球電動車銷售量將成長 36%，並首次突破 300 萬輛。勤業眾信聯合會計師事務所的《2030電動汽車趨勢展望》報告也指出，台灣的車用電子產值將在今年底突破 2,700 億。隨著市場的壯大，對電動車的效能要求也將快步提升，各家廠商紛紛由過去的 12V 走向 48V，追求更好的電能功率密度效能與可靠性，並符合更嚴格的電動車安全規範。TI 對此推出一系列解決方案，協助工程師解決在電動車 48V 電力系統與開發時程問題，並在新的規範基礎上設計架構，順利完成開發工作，強化產品效能與其競爭力。
▲TI 零碳排放交通的未來願景（Source：德州儀器）
48V 電源管理解決方案 滿足電動車高電壓需求
在 48V 電力系統部分，目前工程師遇到的主要設計難題是電動車高電壓需求，而 TI 的 48V 電源管理解決方案可提供寬輸入電壓 DC/DC 轉換器與無刷直流馬達驅動器，滿足高功率與安全性，協助工程師解決 48V 的設計難題。TI 進一步指出，現在汽車內越來越多車載資訊娛樂系統、駕駛輔助安全系統等高科技配備，為滿足這些功能配備，主流的汽車電力系統已逐漸從 12V 轉換 48V。48V 電能符合目前更嚴格的環保法規，可提高引擎輸出效率，有助於減少碳排放，達到環境永續的目的。
在電動車的電池管理系統（BMS）與 48V 電源管理設計方面，TI 利用簡單的設計原理，在車輛的一側採用傳統的 12V 電力系統、另一側採用 48V 電力系統，並於中間放置一個雙向的 DC/DC 轉換器以來回轉換兩側的動力能源，同時採用新型的啟動馬達發電機（starter generator）回收能源。相關解決方案可幫助精準監控並提升電池使用效率，從而縮小電池尺寸、降低成本，而電池管理 IC 與系統資源亦協助開發者因應車內系統 12V～48V 的寬電壓設計，並確保其安全、效率與功率密度。
整合動力傳動系統 一舉化解電動車多種設計困境
除了 48V 電力系統之外，電動車的另一設計重點在於兼顧輕量化、效能與安全性等面向，然而考量從現有的市場技術，這三大面向難以兼顧。舉例來說，若要提升發電效率，必然需使用部分零組件，而在零組件無法減少的前提下，勢必難以達到車體輕量化的目標。針對此設計難題，TI 推出最新整合動力傳動系統，透過模組化設計整合了車載充電器（OBC）、高電壓DC/DC（HV DC/DC）、逆變器和配電單元（PDU）等終端設備，不僅提升電動車內的電池功率密度、減輕重量、強化可靠性、優化系統成本，也因模組化的標準化介面，大幅簡化電動車動力傳動系統的設計與組裝流程。
目前電動車的動力傳動系統有獨立組件、機械整合、控制級整合與功率級整合等四種常見設計方式，其 DC/DC、車載充電器、配電單元、功率開關的搭配組合各不同。整體而言現在動力傳動系統已從過去的低階機械整合逐步走向高階電子整合，系統也隨著整合級別的提升漸趨複雜而產生不同的設計挑戰，如磁性整合性能最佳化、高複雜控制演算法、高效冷卻系統等，TI 動力傳動系統的模組化設計以高靈活性特色，讓工程師具備多樣化選項優勢，提高開發工作的效率。
電動車已是產業發展不可逆的趨勢，然而現在市場對電動車的期望已不僅是無碳排放與無噪音，對安全與效能的表現也同等重視，TI 長期深耕電源與車用相關領域，擁有完整的產品線與深厚的產業經驗，工程師也可藉此打造出最佳化的電動車動力傳動系統。今年底至明年 TI 將陸續推出更多汽車電子產品與相關參考設計，未來也將持續投入功率密度、可靠性與安全性等技術研發，扮演設備與系統廠商佈局電動車市場的最強後盾，推動電動車產業不斷成長，響應全球綠能與環保的共同目標。
如需瞭解更多資訊，敬請參考德州儀器電動車技術網站連結，取得最新技術產品、相關參考設計與技術資源。
- 技術文章：TI 破解 48V 系統的 5 個迷思
- 技術文章：TI 整合動力傳動系統解決方案，打造電動車模組化架構
- 技術文章：汽車電氣化如何促進電壓板網的演進
- 技術白皮書：在雙電池汽車中橋接 12V 與 48V 電力系統
（圖片來源：德州儀器）
科技新報粉絲團
加入好友
訂閱免費電子報
