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電気自動車（EV）業界は再び大きな波に乗っている。 これらの車両はもはや消費者の流行として認識されていません。 各国政府は現在、道路の電化を広範囲に行うよう圧力をかけている。 たとえば、英国とカリフォルニアは 2035 年までにゼロエミッション車の使用を義務付けています。

これらの需要を満たすために、EE は EV、特にマイルド ハイブリッド電気自動車 (MHEV) を最適化して、より手頃な価格にするために小型化と軽量化を図っています。

テキサス・インスツルメンツは、PCB 面積を大幅に削減することを目的とした高度に統合された 48 V モーター・ドライバーの最新製品でこの問題に取り組みました。 私たちは、TI のモーター ドライブ ビジネス ユニットのマネージャー、Kannan Soundarapandian 氏にこの新しいテクノロジーについて直接話を聞きました。

おそらく、EV モーターの最も一般的な形式は三相誘導モーターです。

三相モーターは、ローターとステーターという 2 つの主要コンポーネントで構成される電気モーターの一種です。 ローターは実際に回転するモーターの部分であり、ステーターはローターを回転させるモーターの部分です。 ステーター自体は、ローターの周囲に等間隔に配置された 3 対のコイルで構成されています。

モーターは、意図的に互いに位相をずらした 3 つの AC 電源によって駆動されるため、「三相」と呼ばれます (それぞれを「相」と呼びます)。 ステーター コイルの各ペアは 1 つの相に取り付けられており、位相差の結果、ステーターの周りを回転する連続的な回転磁界が生成されます。

この磁場の変化により、ロータ内に移動電流が誘導的に発生し、ステータの磁場よりも遅れます。 この遅れによりローターに引っ張る力が生じ、EV を動かす回転が生じます。

三相モーターは EV に高い効率と性能を提供しますが、欠点がないわけではありません。 Soundarapandian 氏が説明したように、三相モーターを駆動するには、システムには 3 つの個別のモーター ドライバー セットと関連回路が必要です。

「典型的なモータードライバーシステムには 3 つのフェーズがあるため、これ (回路) が 3 回繰り返されると想像する必要があります。 そして、多くのコンポーネントがあります。「制御回路、抵抗器、ダイオードのほか、通常は外部に実装されるいくつかの安全機能もあります。」と彼は説明します。

この回路を 3 回繰り返すと、BOM、コスト、面積がすぐに増加します。 さらに、すでにノイズが多い環境で信号の完全性を維持することは、ルーティングがより制限されるためさらに困難になります。

テキサス・インスツルメンツが考えるこの問題の解決策は、すべての外部コンポーネントをドライバIC上に統合することによる高集積化です。 これはまさに同社が最新製品 DRV3255-Q1 で目指していることです。

TI の報告によると、この製品は、ハイサイドとローサイドのアクティブ短絡ロジックを統合し、必要な外付けトランジスタと制御ロジックを効果的に排除した業界初の三相 48V BLDC モーター ドライバです。

このデバイスが特別である理由について、Soundarapandian 氏は次のように強調しました。「多数の外部コンポーネントを取り込む統合の側面です。 48 V システムで最も適切な電力供給です。」

新しいICは、PCB面積を30%も削減しながら、モーターに最大30kWの電力を供給できると言われています。 このデバイスの定格は 95 V であり、48 V レール上の高過渡スパイクから IC を保護します。

アクティブ短絡ロジック機能を備えて設計された BLDC モーター ドライバーにより、設計者はシステムの要件に基づいて MOSFET 接続を実装できます。 これにより、車両のモーターやその他の電気コンポーネントに対する過電圧や広範なシステム障害を軽減することができます。 アクティブ短絡モードは、過電圧状態に直面した場合、デバイスの動的障害応答によって自動的にアクティブになります。

このリリースで明記されている目標の 1 つは、MHEV のドライバーに安全性を提供するだけでなく、車両の内燃エンジンからの CO2 排出量を削減することです。