電力電子技術在汽車42V直流總線下的應用

當一體化起動/發電機工作于發電機狀態時，不但36V蓄電池會被充電，12V蓄電池也會通過直流/直流轉換器而被充電。兩個電壓系統各自帶動相應負載。當負載波動時，直流/直流轉換器可以控制功率的流向以平衡負載。如果在起動時36V蓄電池電壓過低，汽車需要跳起動(JUMP START) 。這時，直流/直流轉換器可以通過本車上或另外車上的12V電源來帶動起動機，從而起動發動機。

由于直流/直流轉換器工作在100KHz到150KHz的開關頻率下，因此功率元件的開關損耗將占總損耗的大部份。所以要求功率元件有盡量快的開關速度，即盡量小的柵電荷。然而，如果開關速度過快，本征二極管的反向恢復過程(如圖5)會很硬。即 很大，從而使段的di/dt非常高。這會在雜散電感的影響下引起漏極與源極間電壓很大的波動(Ringing)。這一過程所產生的損耗并不顯著，然而，它所產生的高頻電磁干擾(EMI)◆會通過傳導(Conductive EMI) 和放射(Radiated EMI) 的方式對汽車◆的其他電器產生影響 。例如，這一高頻電磁干擾通過直流總線傳輸到音頻電路中，從而干擾調頻收音機的收聽效果。

所以，從設計角度上，要求MOSFET有盡量小的反向恢復電荷，并有盡量軟的恢復過程。從而使電磁干擾在工業標準限度內。否則，對電磁干擾濾波器的設計要求會更高，成本也會大幅度提高。

電助力方向盤控制(EPAS-Electric Power Assistant Steering)
傳統的助力方向盤系統是液壓系統，所以即使沒有任何轉向動作，液壓泵也要始終工作。因此，發動機損耗增加，燃油效率降低。而電助力方向盤系統則很好的解決了這一問題。當方向盤動作時，位置或轉矩信號通過傳感器送到控制單元(MCU)，控制單元控制逆變器以驅動無刷直流電機或開關磁阻電機帶動車輪轉動。而當方向盤靜止時，電機停止，沒有任何能量損耗。發動機燃油效率因此提高。

這一系統與一體化起動/發電機的驅動很接近，只是控制是點位控制不是速度控制，且功率級別要低得多。

由于電機在這一系統中工作于頻繁起停的狀態，瞬態電流會因為雜散電感的影響而引起很高的電壓過沖。所以，如用離散元件設計的逆變器，電路板和連線要小心安排以降低雜散電感。如果對性能有更高的要求，將功率驅動部份作成模塊是一個很好的解決方案。

由于這一應用的電流較低，很多新的電力電子技術已被應用于這一領域。其一是智能開關(IPS - Intelligent Power Switch)，它將多種保護和診斷功能集成在同一芯片上，從而使其可靠性大大提高；其二是帶溫度感應及電流感應功能的MOSFET，例如HEXSENSE。它可以直接反饋和電流成正比的電壓信號，從而省去了昂貴的電流傳感器。

不僅是上面所提到的幾個系統，其他的汽車電器系統也都在向42V轉換，例如防抱閘系統(ABS)。動態懸掛系統(EAS-Electric Active Suspension)。發動機的電磁閥控制(EMV-Electromechanical Engine Valves)， 而所有這些轉換都和電力電子技術緊密相連。

需要說明的是，一體化電機系統及整個42V系統的廣泛應用不僅取決于系統安全性、舒適性及燃油效率的提高，還取決于與傳統技術相比其價格的可比性。對于消費者來講，汽車內部的電器系統是14V還是42V無關緊要，性能價格比才是一個重要因素。所以，降低功率元件的成本將對這一新系統的實際應用起到重要作用。