电力电子技术在汽车42V直流总线下的应用

当一体化起动/发电机工作于发电机状态时，不但36V蓄电池会被充电，12V蓄电池也会通过直流/直流转换器而被充电。两个电压系统各自带动相应负载。当负载波动时，直流/直流转换器可以控制功率的流向以平衡负载。如果在起动时36V蓄电池电压过低，汽车需要跳起动(JUMP START) 。这时，直流/直流转换器可以通过本车上或另外车上的12V电源来带动起动机，从而起动发动机。

由于直流/直流转换器工作在100KHz到150KHz的开关频率下，因此功率元件的开关损耗将占总损耗的大部份。所以要求功率元件有尽量快的开关速度，即尽量小的栅电荷。然而，如果开关速度过快，本征二极管的反向恢复过程(如图5)会很硬。即 很大，从而使段的di/dt非常高。这会在杂散电感的影响下引起漏极与源极间电压很大的波动(Ringing)。这一过程所产生的损耗并不显著，然而，它所产生的高频电磁干扰(EMI)◆会通过传导(Conductive EMI) 和放射(Radiated EMI) 的方式对汽车◆的其他电器产生影响 。例如，这一高频电磁干扰通过直流总线传输到音频电路中，从而干扰调频收音机的收听效果。

所以，从设计角度上，要求MOSFET有尽量小的反向恢复电荷，并有尽量软的恢复过程。从而使电磁干扰在工业标准限度内。否则，对电磁干扰滤波器的设计要求会更高，成本也会大幅度提高。

电助力方向盘控制(EPAS-Electric Power Assistant Steering)
传统的助力方向盘系统是液压系统，所以即使没有任何转向动作，液压泵也要始终工作。因此，发动机损耗增加，燃油效率降低。而电助力方向盘系统则很好的解决了这一问题。当方向盘动作时，位置或转矩信号通过传感器送到控制单元(MCU)，控制单元控制逆变器以驱动无刷直流电机或开关磁阻电机带动车轮转动。而当方向盘静止时，电机停止，没有任何能量损耗。发动机燃油效率因此提高。

这一系统与一体化起动/发电机的驱动很接近，只是控制是点位控制不是速度控制，且功率级别要低得多。

由于电机在这一系统中工作于频繁起停的状态，瞬态电流会因为杂散电感的影响而引起很高的电压过冲。所以，如用离散元件设计的逆变器，电路板和连线要小心安排以降低杂散电感。如果对性能有更高的要求，将功率驱动部份作成模块是一个很好的解决方案。

由于这一应用的电流较低，很多新的电力电子技术已被应用于这一领域。其一是智能开关(IPS - Intelligent Power Switch)，它将多种保护和诊断功能集成在同一芯片上，从而使其可靠性大大提高；其二是带温度感应及电流感应功能的MOSFET，例如HEXSENSE。它可以直接反馈和电流成正比的电压信号，从而省去了昂贵的电流传感器。

不仅是上面所提到的几个系统，其他的汽车电器系统也都在向42V转换，例如防抱闸系统(ABS)。动态悬挂系统(EAS-Electric Active Suspension)。发动机的电磁阀控制(EMV-Electromechanical Engine Valves)， 而所有这些转换都和电力电子技术紧密相连。

需要说明的是，一体化电机系统及整个42V系统的广泛应用不仅取决于系统安全性、舒适性及燃油效率的提高，还取决于与传统技术相比其价格的可比性。对于消费者来讲，汽车内部的电器系统是14V还是42V无关紧要，性能价格比才是一个重要因素。所以，降低功率元件的成本将对这一新系统的实际应用起到重要作用。