A causa dels nombrosos reptes als quals s'enfronten avui els vehicles elèctrics de nova energia, la introducció de nous conceptes i noves tecnologies en la construcció i disseny de sistemes de vehicles elèctrics de nova energia ha sorgit tal com ho requereixen els temps. Especialment amb l'avenç continu de la tecnologia de disseny de dispositius i el procés de fabricació, els dispositius semiconductors de banda ampla substituiran gradualment els dispositius semiconductors tradicionals, que s'utilitzaran àmpliament en els sistemes electrònics de potència de vehicles d'energia nous i es convertiran en una nova tendència. En aquest moment, només es parlaran i explicaran els dos temes candents següents.
*El mercat de l'electrònica de potència per a vehicles elèctrics (EV), vehicles elèctrics híbrids i vehicles de gasolina segueix creixent avui. Per exemple, els requisits de tensió d'un sistema elèctric típic de vehicles elèctrics híbrids (HEV) oscil·len entre 12 V i 800 V, i el corrent pot arribar a centenars d'amperes. Com a resultat, els dispositius semiconductors de silici (Si) i de banda ampla, com els dispositius de nitrur de gal·li (GaN) i de carbur de silici (SiC), estan despertant un gran interès.
El semiconductor de banda ampla es refereix principalment a un material semiconductor la banda buit del qual (la diferència d'energia entre el punt més baix de la banda de conducció i el punt més alt de la banda de valència) és superior a 2,2 eV. Els materials semiconductors d'ampli buit representats per GaN i SiC tenen les característiques d'una gran intensitat de camp elèctric de ruptura, alta freqüència de tall, alta conductivitat tèrmica, alta temperatura d'unió, bona estabilitat tèrmica i forta resistència a la radiació. En comparació amb els processos de silici (Si) i arsenur de gal·li (GaAs), els dispositius SiC o GaN de banda ampla ofereixen una major eficiència, freqüència de commutació, temperatura de funcionament i tensió de funcionament, solucionant així els problemes de conversió d'energia. Per això és inevitable que els dispositius semiconductors de banda ampla substitueixin gradualment els dispositius semiconductors tradicionals.
En l'actualitat, l'aspecte dels vehicles elèctrics acostuma a ser vehicle elèctric híbrid complet (FHEV), vehicle elèctric híbrid endollable (PHEV) i vehicle elèctric híbrid suau (MHEV).
En comparació, els cotxes normals tenen 600 MOSFET, els cotxes de gamma alta tenen 100 MOSFET i els cotxes híbrids lleugers de 48 V tenen 400 MOSFET. El dispositiu MOSFET de silici resol el problema de l'alta tensió i el cost. Després de resoldre el problema del desequilibri de sobretensió, els dispositius semiconductors de potència de baixa tensió en configuració en sèrie creen una solució eficaç del sistema de conversió d'energia i també resolen els problemes de cost i eficiència. En particular, el sistema de bateries de 48 V pot suportar transitoris d'abocament de càrrega d'alta tensió d'entrada, mentre funciona amb baixa interferència electromagnètica (EMI), baix cicle de treball i alta eficiència.
* Des de la perspectiva de l'estalvi energètic i l'eficiència energètica, la gestió tèrmica dels vehicles elèctrics de nova energia és un altre tema candent. Això es deu al fet que la densitat d'energia de la bateria no és tan alta com la de la gasolina i hi ha requisits per a la temperatura de l'entorn de treball i el sistema s'ha d'optimitzar tant com sigui possible. Els components relacionats amb la calor d'un vehicle d'energia nova es poden dividir en tres parts, és a dir, el motor i l'electrònica de potència, la bateria d'energia i la cabina. Aquests components tenen requisits tant de calefacció com de refrigeració. Si calculeu que es necessiten 24 quilowatts-hora d'electricitat per cada 100 quilòmetres, aproximadament el 20% de la calor s'utilitza per a la dissipació de calor. D'acord amb una estimació de 16.000 quilòmetres anuals, s'utilitzaran prop de 7.680 quilowatts-hora d'electricitat per al consum de calor en 10 anys, la qual cosa es tradueix en un malbaratament de gairebé 15.000 a 20.000 iuans. Per tant, el punt de partida hauria de ser trobar l'equilibri de costos en la gestió del sistema tèrmic a nivell de tot el sistema, pensar en el disseny de l'esquema del sistema i la definició d'estratègies futures.
En conseqüència, aquest article prendrà com a exemple un vehicle elèctric híbrid suau (MHEV), les seves característiques d'aplicació del sistema MHEV de 48 V, inclosa com utilitzar un circuit MOSFET de convertidor buck de silici estàndard a MHEV de 48 V, inclosa l'electrònica de potència de l'automòbil que requereix una EMI baixa, MOSFET paral·lel, sistema auxiliar de 48 V i bateria de 48 V, convertidor frontal de 48 V i altres problemes d'aplicació, i la selecció d'accionament elèctric de control tèrmic de vehicles elèctrics de nova energia i disseny de dispositius d'alimentació dues qüestions principals per a la discussió i l'anàlisi.
