新一代牽引逆變器的半導體創新有助於進一步提升電動車性能，讓駕駛者能充分享受駕馭快感
踩在現代電動車 (EV) 的踏板，您將獲得快速、平穩的加速舒暢感。您這樣就心滿意足了嗎？當然不是。
您不需以此為滿足，因為更高性能和更長的行駛距離會是電動車的下一步。由於電動車是將儲存的能量轉化為推進力，這方面的許多改善功能都發生在電位準，而不是在牽引馬達層級。牽引逆變器技術的最新進展，使其成為一個特別富有成效的成長領域。牽引逆變器管理從高壓電池組到馬達的能量流，用以轉動車輪並推動車輛。大多數和電動車相關的頭條新聞都聚焦在電池系統的創新，往往忽略多千瓦牽引逆變器。
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但是，透過本公司具有即時控制功能和絕緣式閘極驅動器的微控制器，促成了牽引逆變器的進步，並進一步推動人們對電動車性能的期望。更出色的切換直接提升可靠性、性能、重量和功率密度，而更輕、更快的馬達更是指日可待。
結果：新一代電動車讓駕駛者能充分享受駕馭快感。
本公司 HEV/EV 牽引逆變器系統經理 Xun Gong 表示：「電力電子領域的創新實際上正在突破機械端的限制。我們即將碰觸機械性能的極限。」
樹立效率新標竿
從某些方面來看，電動車已經非常高效。電動車的能源浪費率僅為一般氣體燃料引擎的四分之一。[1]但仍有很大的改善空間。引擎蓋下更好的零組件，代表更多年可靠、無故障駕駛。當微控制器可以承擔更多責任時，可以減少電路和機殼數量，進而縮減汽車整體電子系統的尺寸和重量。
本公司針對用於嚴苛工業環境的高壓馬達設計了工業控制器和功率積體電路 (IC)，並且能夠承受數十年的不利條件，而這些經驗正告訴我們該如何協助客戶克服電動車設計挑戰。車輛在嚴寒、暴雨和酷熱天氣中，都要能可靠行駛。
本公司絕緣式閘極驅動器應用經理 Audrey Dearien 表示：「我們從與工業客戶及其馬達驅動器的合作中學到了很多，我們的產品從一開始就是為高壓系統而設計。由於是建構在之前的創新基礎上，我們改善了牽引逆變器。」
為什麼碳化矽很重要
將電動車推動至更高性能的最大變革之一是牽引逆變器中使用的高電壓開關，從絕緣柵雙極電晶體 (IGBT) 到碳化矽 (SiC) 技術的轉變。由於 SiC 電晶體比 IGBT 更高效 (將更多儲存的電池電力輸入轉化為可用的馬達輸出)，因此它們是一種自然的升級。它們比 IGBT 更小，運作溫度更低，更進一步縮減驅動系統的重量、尺寸和能源浪費情況。
然而，改用 SiC 切換開關又會產生其它難題。與 IGBT 技術相比，SiC 開關更容易因短路而受損。電動車需要正確的駕駛技術來配合改用 SiC。
Audrey 表示：「我們的閘極驅動器快速偵測短路，並在不到百萬分之一秒的時間內將其關閉，以防受損。」
SiC 電晶體開關速度非常快，這是其效率優勢的一部分。這種高速開關速度也可能會產生高階電氣雜訊，因而錯誤啟動馬達。我們的閘極驅動器透過降低驅動系統中雜訊對安全功能的影響來控制這種風險。
Audrey 表示：「過去使用較慢的開關電晶體，開關損傷只能降到這麼低。但使用碳化矽後，您會有一個非常快速的開關，必須有效控制才行。如果您沒有高效開關，將無法從 SiC 的全部優點中獲益。」
支援更高的電動車功率密度
牽引逆變器升級只是電動車業追尋更大目標的一環。一個主要目標是提高大功率電子系統的功率密度。這項改善功能將使更小的電路板提供更多能量，其將減小功率轉換系統、馬達和其它驅動零組件 (包括牽引逆變器) 的尺寸和重量。
Xun 表示：「當功率密度提高時，汽車會變得更輕，因此可以更快加速。或者在車內獲得更多空間，因此會有更多的座位空間。」
整合動力傳動系統是改善功率密度的一個方法。類比和嵌入式處理技術的進步，使汽車製造商能夠將車載充電器、DC/DC 轉換器和牽引逆變器等獨立系統，合併到單一網域控制器下的單一精巧機械機殼中。透過整合動力傳動系統，汽車製造商可以將設計成本降低一半，同時提高效率，並提升可靠性和功率密度。這反而為駕駛製造更好的體驗，包括更低的購買價格或擁有成本、更長的車輛壽命和更好的路駕性能。
新一代牽引逆變器透過提供以下特性，提升電動車的效率和性能：
800 伏特可用的效率等級。現今的大多數電動車都使用 400 伏特電池組，但業界正在改用 800 伏特。800 伏特馬達可以用每分鐘兩倍的轉速運轉，但可能存在更高的能量損失和浪費的風險。我們的高效能 Arm® 架構微控制器 (MCU) 和快速的閘極驅動器已準備好迎接挑戰，其快速電流環路控制可以每百萬分之一秒調整一次馬達切換演算法。
本公司 Sitara
MCU 產品線經理 Mike Pienovi 表示：「隨著系統中功率位準提升，任何因低效率而造成的損失都會變得更加明顯。要利用這項新潛能，您需要擁有具低延遲、高精密度感測和控制功能的微控制器，支援更高的切換頻率，並將效率提升到最高。」
道路就緒安全。我們專有的隔離技術可以協助汽車及其高電壓電池在道路上安全運作。此外，我們用於牽引逆變器和馬達控制的汽車微控制器和其它零組件，均符合功能安全標準，可以協助系統設計人員符合最高 ASIL D 的所有安全完整性等級，這是對汽車安全的最嚴格測試。
提升可靠性。我們的產品和系統設計可透過增強電容隔離、故障偵測和健康狀態監控 (包括熱量和電壓監控)，協助延長牽引逆變器和其它重要電動車零組件的使用壽命。這些診斷和零組件健康檢查提供早期預警和解決方案，有助於汽車製造商降低重要零組件的即時失效率。
一旦發表健康檢查結果，新一代輕型、超高速馬達可能會佔據大部分頭條新聞。但知情的電動車駕駛將能理解，是牽引逆變器的進步使它們的大部分性能和可靠性成為可能。
