電気自動車 (EV) が最適な性能を発揮するには、トラクション インバータとモーター制御システムが不可欠です。これらの次世代システムを構築するために、設計エンジニアは、電力損失の低減やシステム効率の向上によって EV の信頼性を向上させ、航続距離を延長し、安全性を向上させる必要があります。トラクション インバータとモーター制御システムは、TI の組込みプロセッシング チップなどの制御機能と高い演算性能を必要とし、TI の絶縁型ゲート ドライバ、バイアス電源、電流 / 電圧センシング技術と協調して動作します。出力電流の動的制御により、シリコン カーバイド (SiC) などのワイド バンドギャップ技術を使用できます。TI の製品を使用することで、EV は理想的なモーター トルクを維持すると同時に、システム全体の効率を改善することができます。

トラクション インバータ & モーター制御システムに TI が選択される理由

2 倍のモーター速度
効率とシステムの電力密度の向上
障害発生率の低減とインバータ寿命の延長

実現に寄与する技術

絶縁型ゲート ドライバ

ゲート ドライバは、入力と出力の間でガルバニック絶縁を実現します。また、SiC または IGBT ベースの 3 相モーター ハーフ ブリッジを駆動し、さまざまな故障条件を監視して対処することができます。

利点:

  • システム レベルの効率の向上:ターンオン時とターンオフ時のエネルギーなど、スイッチング損失や導通損失を最小化します。
  • 電力密度の向上:高い駆動能力により、ゲート ドライバのケース温度を抑え、高額なヒートシンクや追加の PCB グランドの必要性を低減できます。
  • 信頼性と安全性の向上:内蔵された IGBT/SiC 状態監視によって、パワー スイッチの早期故障を識別できます。最適化された診断機能は、最高レベルの機能安全定格 (ASIL-D まで) に対応しています。 

リアルタイムの可変ゲート ドライブ能力を活用した SiC トラクション インバータの効率を最大化する方法

この記事では、新しく登場した、リアルタイムで可変なゲート ドライブ能力の利点、つまり (EV の航続距離に影響を及ぼす) 効率や (信頼性に影響を及ぼす) SiC のオーバーシュートなど、複数のシステム パラメータを設計者が最適化できるという利点について解説します。
技術記事

Improving safety in EV traction inverter systems

この記事では、電気自動車 (EV) の設計者がゲート電圧のスレッショルドを監視し、トラクション インバータ システムの安全性と信頼性を向上させる方法について解説します。
アプリケーション・ノート

HEV/EV Traction Inverter Design Guide Using Isolated IGBT and SiC Gate Drivers (Rev. B)

300kW、800V、SiC ベースのトラクション インバータのリファレンス デザインの活用で、トラクション インバータ システムが進化します。Wolfspeed で開発されたこのデザインは、高性能かつ高効率なシステム設計の土台として活用できます。

UCC5880-Q1アクティブ

車載、高度な保護機能搭載、20A、リアルタイムで可変の IGBT/SiC MOSFET 絶縁型ゲート ドライバ

リアルタイム制御マイコン

高性能リアルタイム制御マイコンを採用すると、次世代の電動化自動車で新しいアーキテクチャを実現できます。4us 未満の制御ループ (レゾルバを含む) と 3.2k DMIPS の計算性能を備えたこれらの機能によって、次のことを実現できます。

  • 航続距離の延長:さらに高速なモーター回転速度 (20,000RPM 超) により、モーターのサイズを小型化し、充電 1 回あたりの航続距離を延長することができます。
  • 電力密度と効率の向上:向上した制御ループ帯域幅の利用効率と高いスイッチング周波数 (20kHz 超) 対応により、シリコン カーバイド (SiC) などのワイド バンドギャップ技術のポテンシャルを引き出すことができます。
  • 機能安全の認証効率化:機能安全に対応する各種機能を採用しており、最大で ASIL-D/SIL3 準拠、EVITA (E-Safety Vehicle Intrusion Protected Applications:電子安全強化自動車の侵入検出保護アプリケーション)、AUTOSAR に対応できます。

技術記事

How MCUs can unlock the full potential of electrification designs

高性能リアルタイム マイコンがどのようにモーターのサイズと重量を軽減して航続距離を延長させ、EV のいっそう手ごろな価格設定に貢献しているのかご確認ください。
アプリケーション・ノート

AM263x for Traction Inverters

このアプリケーション ノートは、AM263x リアルタイム制御モジュールをベースとするインバータ ソフトウェア フレームワークについて説明しており、ソフトウェア開発時間を短縮するのに役立ちます。

800V、300kW トラクション インバータ システムのリファレンス デザイン

300kW、800V、SiC ベースのトラクション インバータのリファレンス デザインの活用で、トラクション インバータ システムが進化します。Wolfspeed と共同開発されたこのデザインは、高性能かつ高効率なシステムを構築するための土台として活用できます。

AM2634-Q1アクティブ

車載、リアルタイム制御機能とセキュリティ機能を搭載、400MHz クワッドコア Arm® Cortex®-R5F マイコン

TMS320F280039C-Q1アクティブ

車載対応、C2000™ 32 ビット マイコン、120MHz、384KB フラッシュ、FPU (浮動小数点演算ユニット)、CLA (制御補償器アクセラレータ) 搭載 TMU (三角関数算術演算ユニット

TMS320F28386D-Q1アクティブ

車載対応、コネクティビティ マネージャ、2x C28x+CLA CPU、1.5MB フラッシュ、FPU64、CLB (構成可能ロジック ブロック)、Eth 搭載、C2000™ 32 ビット マイコン

適切なバイアス電源ソリューション

システム コストを最適化しながら、電力密度と効率を向上させてシステム要件を満たすことができます。FET と磁気素子を内蔵したデバイス、FET を内蔵した外部磁気素子付きデバイス、および外部 FET と外部磁気素子を含む幅広いラインアップから選択できます。

利点:

  • 小型フットプリント、150V/ns 越の CMTI、優れた EMI 性能により、電力密度と効率を向上。
  • ISO26262 への準拠およびシステム レベルの診断と保護により、機能安全の認証を効率化。
  • 高いロード レギュレーション精度と放熱性能により、パワー モジュールを保護。

ホワイト・ペーパー

Power Through the Isolation Barrier: The Landscape of Isolated DC/DC Bias Power (Rev. A)

絶縁型 DC/DC バイアス電源仕様で絶縁バリアを経由して電力を供給する方法をご確認ください。
技術記事

Driving next-generation EV systems with a distributed architecture

この記事で、業界最小クラスで最高クラス精度の絶縁型 DC/DC モジュールを使用して、お使いの絶縁型ゲート ドライバ向けバイアス電源に優れた電力密度を実現する方法をご確認ください。
アプリケーション概要

Designing a Robust Traction Inverter Redundant Power Supply From 800 V Battery (Rev. C)

300kW、800V、SiC ベースのトラクション インバータのリファレンス デザインの活用で、トラクション インバータ システムが進化します。Wolfspeed と共同開発されたこのデザインは、高性能かつ高効率なシステムを構築するための土台として活用できます。

UCC14240-Q1アクティブ

車載対応、2.0W、24Vin (入力電圧)、25Vout (出力電圧)、高密度、3kVRMS 超過、絶縁型 DC/DC モジュール

LM25184-Q1アクティブ

車載対応、65V、4.1A の MOSFET 内蔵、42VIN、フォトカプラ不使用のフライバック コンバータ

UCC14141-Q1アクティブ

車載、1.5W、12V VIN、25V VOUT、高密度、5kVRMS 超の絶縁型 DC/DC モジュール

位置センシング、絶縁型電圧 / 電流センシング

高い同相過渡耐性 (CMTI) と動作電圧により、高精度かつ低レイテンシの電流および電圧測定を実現し、トラクション インバータ システムの効率、信頼性、性能を向上させます。

利点:

  • 最新の静電容量性絶縁により、安全性を向上させ、システム コストを削減。
  • 絶縁型アンプと変調器によって高帯域幅を提供し、迅速な制御と応答時間を実現することで、システムの信頼性と性能を向上。
  • ハイパワー アンプはリゾルバ励起向けに特別に設計されており、PCB フットプリントが低減、外部保護が不要。

Analog Design Journal

絶縁型コンパレータを使用して電動モータ ー ドライブの故障を検出

電気モーター ドライブでの故障検出に絶縁型コンパレータを使用する方法をご確認ください。
技術記事

Improve efficiency in your HEV/EV resolver

リゾルバは、過酷な環境で動作し、高温に耐え、高精度の測定を実現できます。HEV/EV (ハイブリッド車と電気自動車) モーター制御アプリケーションにリゾルバを使用する利点をご確認ください。

AMC1301-Q1アクティブ

車載向け、高精度、±250mV 入力、3μs 遅延、強化絶縁型アンプ

AMC1311-Q1アクティブ

車載対応、2V 入力、高精度、電圧センシング、強化絶縁型アンプ

ALM2403-Q1アクティブ

車載対応、リゾルバ アプリケーション向け、低歪み、デュアルチャネル、高電圧、パワー オペアンプ

機能安全システム認証手続きの効率化

TI のアナログ製品と組込みプロセッシング製品を使用して、ISO 26262 などの機能安全規格が課す厳格な要件に対応できます。機能安全分野の TI の認定エンジニアに加えて、機能安全に関する FIT 率 (平均故障率)、FMEDA (故障モード、影響、および診断分析)、安全認証書、ソフトウェア診断ライブラリなどの資料やリソースが利用できるので、認証プロセスの効率化に役立ちます。


技術記事

Understanding functional safety for gate drivers and traction inverter systems

この記事では、機能安全全般について紹介するほか、TI のゲート ドライバと電気自動車 (EV) のトラクション インバータ システムに関連する複数の例を提示します。
ホワイト・ペーパー

IEC 62380 と SN 29500 による機能安全の FIT ベース故障率推 定の理解 (Rev. A 翻訳版)

IEC 62380 および SN 29500 に基づく機能安全 FIT (平均故障率) の基本故障レート推定値についてご確認ください。
ホワイト・ペーパー

自動車および工業分野における機能安全認証の合理化

このホワイト ペーパーでは、工場から高速道路までさまざまな設計を行うお客様向けに、集積回路 (IC) の設計に対する TI のアプローチについて説明し、機能安全設計の効率化に必要なリソースを提供します。

AM2634-Q1アクティブ

車載、リアルタイム制御機能とセキュリティ機能を搭載、400MHz クワッドコア Arm® Cortex®-R5F マイコン

UCC5880-Q1アクティブ

車載、高度な保護機能搭載、20A、リアルタイムで可変の IGBT/SiC MOSFET 絶縁型ゲート ドライバ

Reference designs icon

HV/EV (ハイブリッド車と電気自動車) のインバータとモーターの制御 に関連するリファレンス デザイン

TI のリファレンス デザイン セレクション ツールを使用すると、開発中のアプリケーションやパラメータに最適な設計を見つけることができます。

リファレンス デザインを表示
トラクション インバータとモーター制御システムは、機能安全に関する厳格な要件を満たす必要があります。TI では、お客様の設計プロセスの簡素化と迅速化を支援するために、幅広い機能安全製品ラインアップに加えて、専門知識とツールを提供しています。

— Heinz-Peter Beckemeyer, 機能安全マーケティング担当ディレクター, テキサス インスツルメンツ

Featured products

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車載、高度な保護機能搭載、20A、リアルタイムで可変の IGBT/SiC MOSFET 絶縁型ゲート ドライバ

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車載、リアルタイム制御機能とセキュリティ機能を搭載、400MHz クワッドコア Arm® Cortex®-R5F マイコン

UCC14240-Q1アクティブ

車載対応、2.0W、24Vin (入力電圧)、25Vout (出力電圧)、高密度、3kVRMS 超過、絶縁型 DC/DC モジュール

AMC23C12-Q1アクティブ

車載対応、調整可能なスレッショルド、高速応答、強化絶縁型ウィンドウ コンパレータ

12 SEP 2022 | COMPANY BLOG

トラクション インバータ:自動車の革新と性能の交点

最新の電気自動車 (EV) はペダルを踏むと、即座にスムーズな加速が得られます。それだけで満足できますか?もちろん、できませんよね。そして、満足する必要もありません。なぜなら EV の性能向上と航続距離延長が実現しつつあるためです。
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