电动汽车系统中的电力电子技术

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电力电子技术在新能源汽车中的研究与应用

电力电子技术在新能源汽车中的研究与应用

电力电子技术在新能源汽车中的研究与应用随着全球能源和环境危机的日益加剧,新能源汽车正逐渐成为了一种趋势。

而伴随着新能源汽车的发展,电力电子技术也成为了新能源汽车中一个重要的组成部分。

本文将探讨电力电子技术在新能源汽车中的研究和应用。

第一节:电力电子技术在电动汽车中的应用电动汽车的核心是电机和电池,而电机控制则是由电力电子装置完成的。

电动汽车中使用的电子器件主要有功率二极管、功率晶体管、可控硅、功率集成电路等。

电力电子技术不仅可以控制电机的运转,还可以控制充电电流和电池的输出电流,实现电池的保护和充电输出的正常工作。

电动汽车所使用的电机有两种,一种是交流电机,另一种是直流电机。

交流电机主要包括异步电机和同步电机两种,而直流电机则包括直流电动机和直流无刷电机。

针对不同类型的电机,电力电子技术的应用也有所不同。

针对异步电机和同步电机,电力电子技术的应用主要是变频调速。

变频调速可以实现电机转速和扭矩的可调控,提高电机效率和性能。

而针对直流电机,电力电子技术的应用主要是直流电机启动和控制。

电动汽车的能源主要来自电池,而电池的使用寿命和稳定性是影响电动汽车性能和续航里程的主要因素。

电动汽车中的电池管理系统(BMS)主要由电力电子器件、电机控制器和传感器组成,它主要负责保护电池、实时监测电池的状态和控制电池的输出电流。

BMS的使用使得电池的使用寿命得以延长,并且可以提高电池的功率和能量利用率。

第二节:电力电子技术在混合动力车中的应用混合动力汽车是一种同时拥有燃油发动机和电动驱动系统的汽车,它在汽车行驶过程中既可以依靠燃油发动机提供动力,也可以依靠电动驱动系统提供动力。

而电力电子技术则是实现混合动力汽车模式切换和电力输出的关键技术之一。

混合动力汽车的电动系统分为串联混合动力和并联混合动力两种。

串联混合动力的电动系统主要是由一个电机和一个电池组成,而并联混合动力的电动系统则由多个电机和电池组成。

电力电子技术的应用在这两种系统中也有所不同。

新能源汽车低压控制高压的原理

新能源汽车低压控制高压的原理

新能源汽车低压控制高压的原理新能源汽车低压控制高压的原理主要是通过电力电子技术和先进的控制系统来实现的。

以下是详细的分析:1.电力电子技术:新能源汽车采用功率半导体器件作为开关元件,通过控制半导体器件的通断状态来控制电流的方向和大小。

这种技术可以将低压直流电转换为高压直流电,实现低压控制高压的功能。

例如,逆变器是一种将低压直流电转换为高压交流电的装置,通过半导体开关的快速通断,将直流电转换为三相交流电供给电动机使用。

2.控制系统:新能源汽车的控制系统通常采用先进的控制算法和策略,实现对车辆的动力、能源和安全等方面的综合控制。

控制系统接收驾驶员的指令,根据车辆的状态和传感器数据,对车辆的运行状态进行实时监控和调整。

例如,在电动汽车中,控制系统可以通过调节逆变器的输出电压和频率来控制电动机的转速和扭矩,从而控制车辆的速度和加速度。

3.高压安全:新能源汽车的高压系统需要采取严格的安全措施来确保人员的安全。

首先,所有高压系统都应进行绝缘和耐压试验,确保其电气安全性能。

其次,高压线束应采用特殊的颜色和标识,以便在维修和检查时快速识别。

此外,高压系统应配备各种保护装置和传感器,如过流保护、过压保护、欠压保护等,以确保在异常情况下及时切断电源并报警提示。

4.能量管理:新能源汽车的能量管理系统是实现低压控制高压的重要环节之一。

该系统通过对能源的优化管理和控制,实现能量的高效利用和回收。

例如,在混合动力汽车中,能量管理系统可以通过调节发动机和电动机的工作状态来优化燃油消耗和电能的利用;在纯电动汽车中,能量管理系统则可以通过充电策略和管理系统的优化来提高充电效率和续航里程。

综上所述,新能源汽车低压控制高压的原理是通过电力电子技术和先进的控制系统来实现的。

控制系统作为核心环节,接收驾驶员的指令并根据车辆状态和传感器数据来控制车辆的运行状态;电力电子技术则将低压直流电转换为高压直流电或交流电,实现低压控制高压的功能;同时采取高压安全措施和能量管理策略来确保人员的安全和提高能源利用效率。

电力电子在电动汽车中的应用

电力电子在电动汽车中的应用

电力电子在电动汽车中的应用电力电子是现代电动汽车中不可或缺的核心技术之一。

本文将从电力电子在电动汽车中的应用方面进行探讨,分析其作用和优势,以及对电动汽车性能和可持续发展的影响。

一、电力电子技术概述电力电子技术广泛应用于电动汽车的各个环节,包括能量转换、传输和控制等方面。

其主要功能是将电能转换为适合电动汽车使用的形式,并对电动汽车的供电系统进行调控和保护。

1. 电能转换:电力电子技术可以实现电能的直流与交流之间的相互转换,其中最重要的是通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电供电给电动机。

2. 能量传输:在电动汽车中,电力电子技术可以通过控制充电桩和电动汽车之间的直流或交流电能传输,实现电动汽车的充电和放电。

3. 系统控制:电力电子技术可以对电动汽车的供电系统进行控制和保护,例如通过控制器对电池的充放电进行管理,保证电池的使用寿命和安全性。

二、电力电子在电动汽车中的应用1. 电能转换系统电动汽车的核心部件之一是电动机,它需要将电能转换为机械能驱动车辆。

电力电子技术通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电,供给电动机使用。

逆变器中的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)功率器件能够实现高效的电能转换,提高电动汽车的整体能效。

2. 充电系统电力电子技术在电动汽车的充电系统中起到重要作用。

充电桩通过充电机和电力电子变流器对电网的交流电进行变换和调节,将适合电动汽车充电的电能输出。

同时,电力电子调节和控制充电过程,实现对电动汽车充电速度和充电方式的灵活控制。

3. 驱动控制系统电力电子技术还在电动汽车的驱动控制系统中发挥作用。

电动汽车的驱动控制系统包括电池管理系统(BMS)、电机控制系统和车辆控制系统。

BMS利用电力电子技术对电池进行监测和管理,确保电池的安全和寿命。

电机控制系统通过电力电子技术对电机的转速、转矩进行控制,实现对电动汽车的动力输出和行驶特性的调节。

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用1. 引言1.1 概述电力电子技术电力电子技术是一种利用电力器件将电能转换、控制和调整的技术。

它通过将电力器件如变流器、逆变器、整流器等集成电路应用于电力系统中,实现电能的高效转换和控制。

在汽车领域,电力电子技术的应用日益广泛,不仅可以提升汽车动力系统的性能和效率,还可以改善车辆的安全性、舒适性和节能减排性能。

电力电子技术在汽车领域的应用可以分为多个方面,包括在汽车动力系统中的作用、照明系统中的应用、辅助系统中的应用、安全系统中的应用以及节能减排系统中的应用。

这些应用使得汽车更加智能化、高效化和环保化,提升了汽车的整体性能和用户体验。

随着科技的不断进步和汽车行业的不断发展,电力电子技术在汽车领域的应用也将不断推陈出新。

在未来,电力电子技术有望在汽车行业中发挥更加重要的作用,为汽车的智能化、电动化和节能减排等方面提供更多创新解决方案。

电力电子技术在汽车领域的未来发展趋势将会更加多样化和个性化,为汽车行业注入更多活力和动力。

1.2 介绍汽车领域的应用在汽车领域,电力电子技术的应用已经变得非常广泛。

从汽车的动力系统到照明、辅助、安全以及节能减排系统,电力电子技术都有着不可替代的角色。

在汽车动力系统中,电力电子技术通过控制发电机、电池和电动机的工作,实现能量的高效转换和利用,提高汽车的动力输出和驾驶性能。

在照明系统中,LED灯具和亮度可调光源等技术的应用,使汽车照明更加节能高效且光线更加明亮均匀,提升了行车安全和驾驶舒适性。

在辅助系统中,电力电子技术广泛应用于空调、电动窗户、电动座椅等设备的控制和驱动,提升了汽车的舒适性和便利性。

在安全系统中,电力电子技术通过电子稳定控制系统、防抱死制动系统等装置的协调工作,提升了汽车的稳定性和防护性。

在节能减排系统中,电力电子技术的应用使汽车动力系统更加高效,实现了汽车的节能减排目标,降低了对环境的影响。

电力电子技术在汽车领域的应用已经成为汽车制造的一个重要组成部分,对汽车行业的发展起着至关重要的作用。

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用随着汽车电子化水平的不断提高,电力电子技术在汽车领域的应用也日益广泛。

电力电子技术是指以半导体器件为基础,通过对电能的控制和转换,实现电能的高效利用和精确控制的一门技术。

在汽车领域,电力电子技术不仅可以提升汽车的性能和驾驶体验,还可以实现节能减排和提升安全性能。

本文将从汽车电力电子技术的基本原理、应用和发展趋势三个方面进行浅析。

一、汽车电力电子技术的基本原理汽车电力电子技术的基本原理是通过控制电流、电压和功率来实现对电能的有效控制和利用。

电力电子器件是实现这一目标的核心。

主要包括功率半导体器件(如功率晶体管、功率二极管)、电感、电容等。

和传统的机械控制方式相比,电力电子技术具有响应速度快、效率高、精度高等优点,可以更好地满足汽车动力系统对于精确控制和动态响应的需求。

二、汽车电力电子技术的应用1.发动机控制在汽车发动机控制方面,电力电子技术可以通过控制点火、喷油和气门等部件,实现对发动机的精确控制和优化。

电子节气门可以更加精确地控制进气量,从而提升发动机的燃烧效率和动力输出。

电动汽车的兴起也离不开电力电子技术的支持,电动汽车的电动机控制和驱动系统都离不开电力电子器件的帮助。

2.能量回收能量回收技术是电力电子技术在汽车领域的又一重要应用。

在汽车行驶过程中,通过电力电子技术可以将车辆制动和行驶时产生的能量进行回收和存储,然后转化为电能存储在电池中,再利用电力电子技术将电能释放,用于辅助驱动汽车或提供动力。

这种能量回收技术有效地提升了汽车的能效和续航里程。

3.动力系统在汽车动力系统中,电力电子技术还可以实现对电动机的驱动和控制。

电力电子技术可以实现对电动汽车的电动机转矩和转速的精确控制,从而提供更为平顺和高效的驱动性能。

电力电子技术还可以实现混合动力系统的动力分配和协同工作,提升汽车的燃油经济性和环境友好性。

4.舒适性和安全性除了对汽车的动力系统进行改进,电力电子技术在汽车舒适性和安全性方面也有着广泛的应用。

电力电子技术在新能源系统中的应用

电力电子技术在新能源系统中的应用

电力电子技术在新能源系统中的应用随着可再生能源的快速发展和普及,电力电子技术在新能源系统中的应用变得愈发重要。

电力电子技术是一种通过变换、调节和控制电力的方式来实现对电能的高效利用的技术。

在新能源系统中,它发挥着关键作用,为可再生能源的接入、储能以及智能电网的建设提供了强大的支持。

一、可再生能源接入系统可再生能源(如风能、太阳能)的接入是电力电子技术在新能源系统中的首要应用。

通过电力电子器件(如逆变器、变频器)可以将可再生能源转换为电力,并与传统电力系统进行并网。

逆变器可以将直流电能转换为交流电能,确保可再生能源高效稳定地输出到电网中。

二、储能系统储能是解决可再生能源波动性和间断性的关键技术,电力电子技术在新能源系统的储能中发挥着至关重要的作用。

通过电力电子器件的控制和调节,可以将多余的电力储存起来,以备不时之需。

目前,常见的储能技术包括电池储能技术、超级电容储能技术以及氢能储能技术。

这些储能技术的实际应用离不开电力电子技术的支持。

三、智能电网随着能源系统规模的不断扩大和能源消费结构的不断改变,传统的电网系统亟需升级改造,进一步智能化。

电力电子技术可以实现电能的调节和优化,为智能电网的建设提供支持。

智能电网是一种能实现电力生产、传输、分配和使用高度智能化和优化的电网系统。

通过电力电子技术的应用,实现了电网的自动化、可控性和可靠性的提升。

四、新能源汽车充电技术新能源汽车作为未来可持续发展的方向,其充电技术也得到了广泛关注。

电力电子技术在新能源汽车充电技术中的应用,可以实现电动汽车与电网之间的高效能量传输和电能的高效利用。

通过电力电子器件的调节和控制,可以实现电动汽车的快速充电和智能控制,进一步提高电动汽车的使用便捷性和效率。

综上所述,电力电子技术在新能源系统中的应用是多方面的。

从可再生能源的接入、储能系统、智能电网到新能源汽车充电技术,电力电子技术的应用都发挥着重要的作用。

随着新能源技术的不断发展和创新,电力电子技术也将不断进步和完善,为新能源系统的可持续发展提供强大支持。

2011年第12期“电动汽车中的电力电子技术”专辑征文启事

2011年第12期“电动汽车中的电力电子技术”专辑征文启事

图 5 串 调 系 统 的 直 流 电压 、 馈 电 压 以及 交 流 电流 反
由 图可 见 , 。 比较 稳 定 , 与 晶 闸 管 有 源 逆 变
接 近 正 弦波 , 波 较 小 , 其运 用 于 内馈 斩 波 串级 谐 将 调速 系 统 能得 到 较 好 的控 制 效 果 。
的 数 学 模 型 和 主 电 路 设 计 … . 南 大 学 学 报 ,0 2 东 20 ,
3 ( ): 0 5 2 1 5 — 5.
[] 刘 红 钊 , 义 定 , 晓 东 . 于 M d b的 S P 4 黄 吕 基 aa V WM 变 频
器 的 仿 真 研 究 [1 l 师 范 学 院 学 报 ,0 9 8 3 :3 J. j 南 H 20 ,()3一

果验 证 了 S P V WM 控 制 的 I B G T逆 变 器 应 用 于 串 级 调速 系 统 的 正确 性 和 有 效 性 。
路 脉 冲 信 号 实 现 交 流 电压 同步 ,最 后 形 成 需要
的P WM 脉 冲 控 制 I B G T驱 动 板 ,进 而 控 制 6个
IB G T实现 有源 逆 变 。实 验 结果 如 图 6所 示
压 “ 与 同相 反馈 电 压 “ 基 本 同相 。 6 。 图 b中 , 由于
IB G T的 快 速 导 通 关 断 ,反 馈 电压 u 有 一 定 的 毛 刺 , 其 正 弦 波 的 波 形 并 未 改变 。 但 由于 交 流 电流 i 为 P WM 形 式 的 电 流 ,不 易
参 考 文 献
[】 魏 泽 围 . 控 硅 串 级 调 速 的 原 理 及 应 用 [ . 京 : 1 可 M] 北 冶
金 工 业 出 版 社 ,9 5 18 .

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用

浅析电力电子技术在汽车领域的应用电力电子技术是指将电力与电子工程相结合的技术领域,它主要涉及电力和电子等物理、化学及数学等多学科知识。

随着汽车工业的发展和电子技术的不断进步,电力电子技术在汽车领域的应用也愈加广泛。

本文将从汽车领域的需求出发,浅析电力电子技术在汽车领域的应用。

1. 电力电子技术在汽车动力系统中的应用汽车的动力系统是汽车的核心部件,它负责提供汽车的动力和驱动力。

在传统的汽车动力系统中,发动机是主要的动力提供者,而电力电子技术的应用则可以将传统汽车动力系统进行优化和升级。

在混合动力汽车中,电力电子技术可以实现发动机和电动机的协同工作,将车辆的能量利用率提高至极致。

电力电子技术还可以提升汽车的燃料效率,减少尾气排放,实现汽车动力系统的绿色化和环保化。

随着电动汽车的兴起,电力电子技术在汽车充电系统中也有着重要的应用。

电动汽车的充电系统需要将交流电能转换为直流电能,同时还需要对电池进行充电管理和保护。

这些功能都需要依靠电力电子技术来实现。

电力电子技术还可以实现快速充电技术,大大缩短了电动汽车的充电时间,提升了电动汽车的使用便利性和用户体验。

汽车的照明系统是汽车的重要安全装置,而电力电子技术在汽车照明系统中也有着不可替代的作用。

传统的汽车照明系统主要依靠传统的灯泡和电路进行驱动,而电力电子技术可以实现对照明系统的智能化和可调光功能。

LED大灯就是利用了电力电子技术,它具有节能、耐用和亮度可控等特点,大大提升了汽车照明系统的性能和使用寿命。

电力电子技术在汽车领域的应用可以大大提升汽车的性能和功能,同时还可以实现汽车的节能和环保。

随着新能源汽车的兴起和汽车智能化技术的不断发展,电力电子技术在汽车领域的应用潜力还将进一步释放,为汽车工业的发展注入新的动力和活力。

电力电子技术在汽车领域的应用将会持续深化和拓展,为汽车行业的发展带来更多新的机遇和挑战。

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汽车系统中的电力电子技术汽车系统,诸如引擎控制、车身控制、照明以及车辆动力学等经过了数年的发展,改善了驾驶性能、舒适程度和燃油的经济性。

1997年,平均每辆车中所采用的电子产品大约为110美元。

到2001年,这一数字已增加到1800美元,预计到2015年它将达到车辆价值的30%。

汽车系统中所采用的模拟和功率管理功能愈来愈多,为了响应此一趋势,快捷半导体将不断地开发出创新型的产品,以满足市场的需求。

历史回顾汽车中使用电子产品的时间可追溯到20世纪初,当时厂商以电动启动器来取代手摇曲柄(hand crank)。

到1960年代,随着固态电子产品的出现,汽车电子开始盛行起来。

现今,我们观察到有几股趋势正在推动着汽车市场对电子产品的需求,尤其是对功率半导体组件的需求。

这些趋势包含:(1)乘客对于舒适性和便利性功能的显着需求,例如:座椅加热和冷却,自动座椅定位,先进的照明功能以及多区的暖通空调(HVAC)。

这些系统对电力提供和电源管理的需求明显地大幅增加。

快捷半导体的整合式高侧开关等产品具有高效控制和管理上述功率负载的功能。

(2)先进的动力传动控制系统提高了燃油经济性,减少了车辆排放的废气。

这些系统必须更精确地控制燃烧过程,连续且不间断地提供状态检查,同时需要使用中的电力提供和电源管理,及维持正常运作所需的电力和模拟控制功能。

快捷半导体的40V和60V PowerTrenchR MOSFET组件,高侧开关以及智能点火产品能够满足这些要求。

(3)越来越多原本采用机械式的动力转向(power steering)等成熟的辅助系统,转而采用电子式设计。

随着发展,这些系统要求更大的电流密度和更低的功耗。

快捷半导体的30/40V MOSFET和汽车功率模块(APM)技术是提供这些应用所需的高效率和高功率密度解决方案的基础。

(4)替代性动力传动技术,如纯电动和油电混合推进系统等,需要大幅地提升汽车的电力处理能力,因而这些替代技术就需要能够处理1到40kW的DC/DC转换器等新型汽车电子产品。

根据车辆的结构,需要使用整合式启动发电机(Integrated Starter Generator, ISG)和牵引马达逆变器(tractionmotor inverter)来处理5至120W或更高功率。

快捷半导体的PowerTrench MOSFET、场截止IGBT(field-stop IGBT)、智慧开关和闸极驱动器等通过汽车产品认证的电力电子产品,可以以独立的离散组件或先进的模块形式供货,为这些先进系统提供了一个具有成本效益的解决方案。

使用快捷半导体智能功率组件和电力技术的系统A. 汽车照明为了处理系统性和随机性的故障,原本是机械式的开关和继电器正逐渐被离散的MOSFET、智能MOSFET以及IGBT等电子组件所取代,以控制车灯、柴油车预热塞(glow plug)系统、点火系统以及马达。

智能功率组件(SPD)可以在消除机械噪声和燃弧(arching)_的同时提高质量和可靠性。

图1所示的智能功率组件是一款N沟道功率场效应晶体管(FET),具有一个内部电源、电流受控输入、带负载电流感测的诊断回馈功能以及嵌入式保护功能。

功率级(power stage)、控制、驱动以及保护电路是采用芯片堆栈(chip-on-chip)和芯片并排(chip-by-chip)技术整合而成的。

图1智能MOSFET的方块图。

SPD的主要目标是取代汽车继电器和熔断器(fuse)。

藉由智慧功率开关,而可以将开关和保护功能结合在单一芯片中。

图2. 智能点火系统。

因此,从整体的成本角度来看,SPD可以提供较继电器和熔断器(fuse)更便宜的解决方案。

除了保护功能外,SPD具有减少线束(wiring harness),加入诊断功能和实现脉宽调变的更多优势,所以,SPD不仅能够保护自身,还能保护与其相连的负载和邻近的组件。

图3. 车灯控制系统。

依照应用系统的需求,可以使用带有一些外部组件的应用电路来维持系统正确地运作。

B.离散式功率组件(DC-DC转换器)目前,我们环境所面临到的一项最具有急迫性的问题,就是作为运输主要能源之一的碳氢化合物燃烧所产生的污染。

混合动力车(HEV)和电动车(EV)正逐渐成为“绿色”运输的替代性动力传动系统。

这些车辆不仅率涉到牵引部件,而且推动了电能转换的新应用。

混合动力车辆内的一种关键模块便是用于电气负载辅助电源的DC/DC转换器,因为HEV和EV仍然使用头/尾灯、加热风扇以及音频系统等辅助负载。

该转换器必须具有处理从高电压转换至12V电压的能力。

图4. HEV/EV电气负载需要能量转换。

因此,应用工程师们将注意力集中在HEV和EV系统中的MOSFET和IGBT等高电压功率组件上。

有几种方法可用来控制从高电压到低电压的能量转换。

通常使用高电压和低电压之间隔离的全桥和相移(phase shift)技术,这类应用中的辅助功率转换器代表着电池组对高压直流总线的高效管理,根据电动马达的功率不同,范围在200V至800V 之间。

此外,系统的效率是一个关键特性,并且是设计选择的重要参数。

转换器的设计趋势是在宽负载条件范围内达到90%或者更高的效率。

转换器的可靠性是十分重要的,因为故障会引起12V电池的放电,从而造成所有靠电池电力驱动的附件的故障。

另一方面,也不能忽略效率和电磁兼容(EMC)问题。

因此,主动式箝位等软开关和能量回收技术非常有益。

C. 汽车功率模块(APM)?高压(600 VDC)和低压(12-24VDC)系统都可以使用APM。

快捷半导体为汽车市场提供用于高压和低压系统的APM组件,它们几乎都用来驱动三相马达和致动器(actuators)。

在两种电压范围内,APM都采用直接键合铜(DBC)技术来实现热传导。

低压(LV)意味着以更大的电流来驱动通常与该类型解决方案相关联的较大负载。

低压应用使用30V至60V N沟道MOSFET。

动力转向和电驱动液压转向是两种最普遍的LV-APM解决方案。

峰值相位电流能够达到100A以上。

这需要大的铜质内部结构,用于裸晶焊盘(die paddle)和电流通路以及多个大电流的打线接合(high-currentwire bond)。

正温度系数(PTC)组件、被动EMC组件、分流器都达到了更高的集成度,也改善了可靠性。

动力转向中使用APM是实现机电一体化封装和低系统成本的关键。

在静态停车时,相较于液压系统,降低寄生引擎负载可以缩小车辆引擎的尺寸,以便让车子更小。

低压模块不仅应用于EV/HEV车辆,也应用在传统的内燃式引擎汽车上。

高压应用主要包括由高电压轨或主电池组供电的泵和风扇。

典型的峰值相位电流<20A。

此一市场中的模块化解决方案与许多工业市场中的应用相似,并使用类似的功率模块,IGBT和MOSFET解决方案均可使用。

典型的模块有高压闸极驱动器,以及在共桥回路处用于诊断的某种程度之电流感测。

高压结构必须要考虑到引脚间隙的要求。

在热管理方面,产品分为带或不带增强热传导的类型。

模块化解决方案是小型集成解决方案的关键,功率处理组件位于致动器附近,甚至在变速箱等极端的环境中工作。

高压模块几乎都用于EV/HEV车辆中。

详细的应用范例A. 汽车前灯应用车前灯是汽车的最重要部件之一。

车灯应用中电池的额定电压(nominal voltage)是。

但是,电池的电压位准随着驾驶条件而变化。

高输入电压~ 16V)可能会影响到车前灯的耐用性。

如图5所示,电池电压升高6%,车灯的使用寿命减少50%。

图5. 各种电压下的车灯寿命曲线。

方程式1其中,Lamplife(车灯寿命)为小时数,VNOM?=额定电压,, VBAT?=电池电压此外,在打开车前灯时,大的涌入电流会缩短车灯的使用寿命,因为灯泡灯丝的热阻低。

例如:55/60W灯泡在下的使用寿命是1000小时。

使用如下的方程式1:方程式214V下灯泡的寿命时间约为465小时,因而,将PWM控制应用于带有智能MOSFET 的灯泡,可以延长灯泡的使用寿命。

为了延长车前灯的使用寿命,在电池电压高于额定电压时,使用限制电流的方式来实现功率调节。

使用PWM来控制输入电压。

方程式3使用负载比(duty ratio)定义了RMS 电压:方程式3方程式4此处,D是负载比,VBAT是电池电压。

当电池电压高于额定电压时,确定了PWM负载比,如图6所示。

图6. 不同电压下的稳定功率消耗。

方程式5其中:VNOM?= 额定电压VRMS?= RMS电压VBAT?= 电池电压RLAMP?= 灯泡电阻这种计算负载比的方法是采用PWM平方或者电压的二次式(square PWM or quadraticvoltage regulation)使用软启动方式来限制起动电流(run-up current)。

在一种测试应用中,使用PWM在100Hz频率下实现功率调变。

图5显示电压处于额定电压附近时功率没有上升,从而保护了灯泡。

图7. 不受限与受限制的启动电流比较。

灯使用智能功率组件和PWM技术,实现以下功能:(1)在安装位置减小熔断器和熔断器座的尺寸(2)防止负载线出现超载或短路(3)减少电缆和连接器(4)改善灯的故障诊断,检查它们的功率额定值是否正确(5)通过功率调整并使用PWM对灯进行预热,延长使用寿命(6)通过启动其它具有相同亮度且未在使用中的灯来实现故障管理。

(7)通过优化开关边缘(switching edges)和错时开关(time-staggered switching)方式减小电磁辐射。

在车前灯开启的初期阶段,由于灯泡灯丝的热阻低,会出现大的涌入电流。

为了降低涌入电流,可以使用智能功率组件来实现软启动。

图7(a)所示为直流电源下灯泡的典型起动电流(run-up current)。

峰值电流达到稳态电流的10到14倍,持续时间为数毫秒。

在250ms到500ms后,启动过程结束。

理论上,由于10倍左右的涌入电流缩短了灯泡的寿命。

因此,软启动过程应达到500ms,以延长灯的寿命,如图7(b)所示。

B. 用于DC-DC应用的高压离散式解决方案在现今的HEV和EV中,高压电池组为电气牵引系统提供行驶所需的能量。

普通的12V 系统仍然存在,为平常的汽车负载(为头/尾灯、加热风扇以及音频系统等所有电气负载供电的辅助电池)提供能量,而高压总线则为牵引逆变器和马达供电。

如下所列的情况,需要使用汽车DC-DC转换器。

建议DC/DC转换器应具有以下的关键功能:(1) 一个输入的低压端额定电压为12V,在充电和放电过程中在9V到16V之间变化。

(2) 根据使用者情况,额定高侧电压可以从144V变化到288V或更高。

(3) 额定充电和放电功率为。

(4) 开关频率可以从50kHz变到70kHz。

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