Zbog brojnih izazova sa kojima se danas suočavaju nova energetska električna vozila, uvođenje novih koncepata i novih tehnologija u konstrukciju i dizajn novih energetskih sistema električnih vozila pojavilo se kako to vrijeme zahtijeva. Posebno s kontinuiranim napretkom tehnologije dizajna uređaja i proizvodnog procesa, poluvodički uređaji sa širokim pojasom postupno će zamijeniti tradicionalne poluvodičke uređaje, koji će se široko koristiti u novim energetskim elektronskim sistemima vozila i postati novi trend. U ovom trenutku će se raspravljati i objašnjavati samo sljedeće dvije vruće teme.
*Tržište energetske elektronike za električna vozila (EV), hibridna električna vozila i vozila na benzin i danas nastavlja da raste. Na primjer, zahtjevi za naponom tipičnog sistema napajanja hibridnog električnog vozila (HEV) kreću se od 12V do 800V, a struja može doseći stotine ampera. Kao rezultat toga, silicijum (Si) i poluprovodnički uređaji sa širokim pojasom, kao što su uređaji od galij nitrida (GaN) i silicijum karbida (SiC), privlače veliko interesovanje.
Poluprovodnik sa širokim pojasom uglavnom se odnosi na poluprovodnički materijal čiji je pojas (energetska razlika između najniže tačke vodljivog pojasa i najviše tačke valentnog pojasa) veći od 2,2 eV. Poluprovodnički materijali sa širokim razmakom predstavljeni GaN i SiC imaju karakteristike velike jačine električnog polja, visoke granične frekvencije, visoke toplotne provodljivosti, visoke temperature spoja, dobre termičke stabilnosti i jake otpornosti na zračenje. U poređenju sa procesima silicijuma (Si) i galij-arsenida (GaAs), SiC ili GaN uređaji sa širokim pojasom donose veću efikasnost, frekvenciju prebacivanja, radnu temperaturu i radni napon, čime se rešavaju problemi konverzije energije. Zbog toga je neizbježno da će širokopojasni poluvodički uređaji postepeno zamijeniti tradicionalne poluvodičke uređaje.
Trenutno, pojava električnih vozila je obično potpuno hibridno električno vozilo (FHEV), plug-in hibridno električno vozilo (PHEV) i blago hibridno električno vozilo (MHEV).
Tokom poređenja, obični automobili imaju 600 MOSFET-a, vrhunski automobili imaju 100 MOSFET-a, a 48V laki hibridni automobili imaju 400 MOSFET-a. Silicijumski MOSFET uređaj rješava problem visokog napona i troškova. Nakon rješavanja problema prenaponske neravnoteže, niskonaponski energetski poluvodički uređaji u serijskoj konfiguraciji stvaraju efikasno rješenje sistema za konverziju energije, a također rješavaju pitanja troškova i efikasnosti. Konkretno, sistem baterija od 48 V može izdržati tranzijente opterećenja visokog ulaznog napona, dok radi sa niskim elektromagnetnim smetnjama (EMI), niskim ciklusom rada i visokom efikasnošću.
* Iz perspektive uštede energije i energetske efikasnosti, termalno upravljanje električnim vozilima nove energije je još jedna vruća tema. To je zato što gustina energije baterije nije tako visoka kao kod benzina, a postoje zahtjevi za temperaturom radnog okruženja, a sistem treba optimizirati što je više moguće. Komponente koje se odnose na toplinu novog energetskog vozila mogu se podijeliti na tri dijela, a to su motor i energetska elektronika, baterija za napajanje i kokpit. Ove komponente imaju zahtjeve i za grijanje i za hlađenje. Ako izračunate da je za svakih 100 kilometara potrebno 24 kilovat-sata električne energije, otprilike 20% topline se koristi za odvođenje topline. Na osnovu procene da će se godišnje preći 16.000 kilometara, skoro 7.680 kilovat-sati električne energije će se koristiti za potrošnju toplote za 10 godina, što znači gubitak od skoro 15.000 do 20.000 juana. Stoga, polazište treba biti pronalaženje ravnoteže troškova u upravljanju toplinskim sistemom na nivou cijelog sistema, razmišljanje o dizajnu sheme sistema i definisanju budućih strategija.
U skladu s tim, ovaj članak će uzeti blago hibridno električno vozilo (MHEV) kao primjer, njegove karakteristike primjene sistema od 48 V MHEV, uključujući kako koristiti standardni silikonski konvertor MOSFET kola u 48 V MHEV, uključujući automobilsku energetsku elektroniku koja zahtijeva nisku EMI, paralelni MOSFET, pomoćni sistem od 48V i baterija od 48V, 48V front-end buck pretvarač i druga pitanja primjene, te nova energija električnog vozila, termalna kontrola električnog pogona i izbor dizajna uređaja za napajanje dva glavna pitanja za raspravu i analizu.
