Debido a los muchos desafíos que enfrentan los vehículos eléctricos de nueva energía en la actualidad, la introducción de nuevos conceptos y nuevas tecnologías en la construcción y el diseño de sistemas de vehículos eléctricos de nueva energía ha surgido según lo requieran los tiempos. Especialmente con el avance continuo de la tecnología de diseño de dispositivos y el proceso de fabricación, los dispositivos semiconductores de banda ancha sustituirán gradualmente a los dispositivos semiconductores tradicionales, que se utilizarán ampliamente en los sistemas electrónicos de potencia de vehículos de nueva energía y se convertirán en una nueva tendencia. En este momento, solo se discutirán y explicarán los siguientes dos temas candentes.
* El mercado de la electrónica de potencia para vehículos eléctricos (EV), vehículos eléctricos híbridos y vehículos de gasolina sigue creciendo en la actualidad. Por ejemplo, los requisitos de voltaje de un sistema de energía típico de un vehículo eléctrico híbrido (HEV) varían de 12 V a 800 V, y la corriente puede alcanzar cientos de amperios. Como resultado, los dispositivos semiconductores de silicio (Si) y de banda ancha ancha, como los dispositivos de nitruro de galio (GaN) y carburo de silicio (SiC), están atrayendo un gran interés.
El semiconductor de banda ancha ancha se refiere principalmente a un material semiconductor cuya banda prohibida (la diferencia de energía entre el punto más bajo de la banda de conducción y el punto más alto de la banda de valencia) es superior a 2,2 eV. Los materiales semiconductores de amplio espacio representados por GaN y SiC tienen las características de alta intensidad de campo eléctrico de ruptura, alta frecuencia de corte, alta conductividad térmica, alta temperatura de unión, buena estabilidad térmica y fuerte resistencia a la radiación. En comparación con los procesos de silicio (Si) y arseniuro de galio (GaAs), los dispositivos de banda ancha SiC o GaN brindan mayor eficiencia, frecuencia de conmutación, temperatura de operación y voltaje de operación, resolviendo así los problemas de conversión de energía. Por eso es inevitable que los dispositivos semiconductores con banda prohibida amplia sustituyan gradualmente a los dispositivos semiconductores tradicionales.
En la actualidad, la aparición de vehículos eléctricos suele ser vehículo eléctrico híbrido completo (FHEV), vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV) y vehículo eléctrico híbrido suave (MHEV).
A lo largo de la comparación, los autos ordinarios tienen 600 MOSFET, los autos de gama alta tienen 100 MOSFET y los autos híbridos ligeros de 48V tienen 400 MOSFET. El dispositivo MOSFET de silicio resuelve el problema del alto voltaje y el costo. Después de resolver el problema del desequilibrio de sobrevoltaje, los dispositivos semiconductores de potencia de bajo voltaje en configuración en serie crean una solución de sistema de conversión de energía eficaz y también resuelven los problemas de costo y eficiencia. En particular, el sistema de batería de 48 V puede soportar transitorios de descarga de carga de alto voltaje de entrada, mientras opera con baja interferencia electromagnética (EMI), ciclo de trabajo bajo y alta eficiencia.
* Desde la perspectiva del ahorro de energía y la eficiencia energética, la gestión térmica de los vehículos eléctricos de nueva energía es otro tema candente. Esto se debe a que la densidad de energía de la batería no es tan alta como la de la gasolina, existen requisitos para la temperatura del entorno de trabajo y el sistema debe optimizarse tanto como sea posible. Los componentes relacionados con el calor de un vehículo de nueva energía se pueden dividir en tres partes, a saber, el motor y la electrónica de potencia, la batería de potencia y la cabina. Estos componentes tienen requisitos tanto de calefacción como de refrigeración. Si calcula que se requieren 24 kilovatios-hora de electricidad por cada 100 kilómetros, aproximadamente el 20% del calor se usa para disipar el calor. Según una estimación de 16.000 kilómetros por año, se utilizarán casi 7680 kilovatios-hora de electricidad para el consumo de calor en 10 años, lo que se traduce en un desperdicio de entre 15.000 y 20.000 yuanes. Por lo tanto, el punto de partida debe ser buscar el equilibrio de costos en la gestión del sistema térmico a nivel de todo el sistema, pensar en el diseño del esquema del sistema y la definición de estrategias futuras.
En consecuencia, este artículo tomará un vehículo eléctrico híbrido suave (MHEV) como ejemplo, sus características de aplicación del sistema 48V MHEV, incluida la forma de usar el circuito MOSFET convertidor reductor de silicio estándar en 48V MHEV, incluida la electrónica de potencia automotriz requiere EMI bajo, MOSFET paralelo, El sistema auxiliar de 48 V y la batería de 48 V, el convertidor reductor frontal de 48 V y otros problemas de aplicación, y la selección del diseño de la transmisión eléctrica y el dispositivo de potencia del control térmico del vehículo eléctrico de nueva energía son dos cuestiones importantes para la discusión y el análisis.
