Az új energiafelhasználású elektromos járművek előtt manapság szembesülő számos kihívás miatt az új energiafelhasználású elektromos járműrendszerek építése és tervezése során új koncepciók és új technológiák bevezetése jelent meg, ahogy az idők megkívánják. Különösen az eszközök tervezési technológiájának és gyártási folyamatának folyamatos fejlődésével a széles sávú félvezető eszközök fokozatosan felváltják a hagyományos félvezető eszközöket, amelyeket széles körben használnak majd az új energiajárművek teljesítményelektronikai rendszereiben, és új trendté válnak. Jelenleg csak a következő két forró témát tárgyaljuk és magyarázzuk el.
*Az elektromos járművek (EV), a hibrid elektromos járművek és a benzines járművek teljesítményelektronikai piaca ma is folyamatosan növekszik. Például egy tipikus hibrid elektromos jármű (HEV) energiarendszerének feszültségigénye 12 V és 800 V között van, az áramerősség pedig elérheti a több száz ampert. Ennek eredményeként a szilícium (Si) és a széles sávú félvezető eszközök, például a gallium-nitrid (GaN) és a szilícium-karbid (SiC) eszközök nagy érdeklődést váltanak ki.
A szélessávú félvezető főként olyan félvezető anyagra vonatkozik, amelynek sávszélessége (a vezetési sáv legalacsonyabb pontja és a vegyértéksáv legmagasabb pontja közötti energiakülönbség) nagyobb, mint 2,2 eV. A GaN és SiC által képviselt széles résű félvezető anyagok nagy áttörési elektromos térerősséggel, magas vágási frekvenciával, nagy hővezető képességgel, magas csomóponti hőmérséklettel, jó hőstabilitással és erős sugárzásállósággal rendelkeznek. A szilícium (Si) és gallium-arzenid (GaAs) eljárásokhoz képest a szélessávú SiC vagy GaN eszközök nagyobb hatékonyságot, kapcsolási frekvenciát, üzemi hőmérsékletet és üzemi feszültséget biztosítanak, ezáltal megoldják a teljesítményátalakítási problémákat. Ezért elkerülhetetlen, hogy a széles sávú félvezető eszközök fokozatosan felváltsák a hagyományos félvezető eszközöket.
Jelenleg az elektromos járművek megjelenése általában a teljes hibrid elektromos jármű (FHEV), a plug-in hibrid elektromos jármű (PHEV) és a mild hibrid elektromos jármű (MHEV).
Az összehasonlítás során a közönséges autók 600 MOSFET-tel, a csúcskategóriás autók 100 MOSFET-tel, a 48 V-os könnyűhibrid autók pedig 400 MOSFET-tel rendelkeznek. A szilícium MOSFET eszköz megoldja a magas feszültség és a költség problémáját. A túlfeszültség-kiegyensúlyozatlanság problémájának megoldása után a kisfeszültségű teljesítmény-félvezető eszközök soros konfigurációban hatékony teljesítményátalakítási rendszert hoznak létre, és megoldják a költség- és hatékonyságproblémákat is. Különösen a 48 V-os akkumulátorrendszer képes ellenállni a nagy bemeneti feszültségű terhelési tranzienseknek, miközben alacsony elektromágneses interferenciával (EMI), alacsony kitöltési ciklussal és nagy hatékonysággal működik.
* Az energiatakarékosság és az energiahatékonyság szempontjából az új energiafelhasználású elektromos járművek hőkezelése is forró téma. Ennek az az oka, hogy az akkumulátor energiasűrűsége nem olyan magas, mint a benziné, és megkövetelik a munkakörnyezet hőmérsékletét, és a rendszert a lehető legnagyobb mértékben optimalizálni kell. Az új energiajárművek hővel kapcsolatos alkatrészei három részre oszthatók, ezek a motor- és teljesítményelektronika, az akkumulátor, valamint a pilótafülke. Ezeknek az alkatrészeknek fűtési és hűtési követelményei is vannak. Ha úgy számol, hogy 100 kilométerenként 24 kilowattóra elektromos áramra van szükség, akkor a hő körülbelül 20%-át használják fel a hőleadásra. Az évi 16 000 kilométeres futás becslése alapján 10 év alatt közel 7680 kilowattóra villamos energiát használnak fel hőfogyasztásra, ami közel 15-20 000 jüan pazarlást jelent. A kiindulópont tehát a teljes rendszer szintjén a termikus rendszer menedzsmentben a költségegyensúly megtalálása, a rendszerséma kialakításának és a jövőbeli stratégiák meghatározásának átgondolása legyen.
Ennek megfelelően ez a cikk egy enyhe hibrid elektromos járművet (MHEV) vesz példaként, annak 48 V-os MHEV rendszerének alkalmazási jellemzőit, beleértve a szabványos szilícium buck átalakító MOSFET áramkör használatát 48 V MHEV-ben, beleértve az autóipari teljesítményelektronikát, amely alacsony EMI-t igényel, párhuzamos MOSFET, Kiegészítő 48V-os rendszer és 48V-os akkumulátor, 48V-os front-end buck-átalakító és egyéb alkalmazási problémák, valamint az új energiával rendelkező elektromos járművek hőszabályozása, elektromos meghajtás és a teljesítményeszköz tervezésének kiválasztása. Két fő téma a megvitatásra és elemzésre.
