Zbog brojnih izazova s kojima se danas suočavaju nova energetska električna vozila, uvođenje novih koncepata i novih tehnologija u konstrukciju i dizajn novih energetskih sustava električnih vozila pojavilo se kako to vrijeme zahtijeva. Pogotovo s kontinuiranim napretkom tehnologije dizajna uređaja i proizvodnog procesa, poluvodički uređaji sa širokim pojasom postupno će zamijeniti tradicionalne poluvodičke uređaje, koji će se naširoko koristiti u energetskim elektroničkim sustavima novih energetskih 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 rasti. Na primjer, naponski zahtjevi tipičnog sustava napajanja hibridnog električnog vozila (HEV) kreću se od 12 V do 800 V, a struja može doseći stotine ampera. Kao rezultat toga, silicij (Si) i poluvodički uređaji sa širokim pojasom, kao što su uređaji s galij nitridom (GaN) i silicij karbidom (SiC), privlače veliki interes.
Poluvodič sa širokim pojasom uglavnom se odnosi na poluvodički materijal čiji je pojas (energetska razlika između najniže točke vodljivog pojasa i najviše točke valentnog pojasa) veći od 2,2 eV. Poluvodički materijali sa širokim razmakom predstavljeni GaN i SiC imaju karakteristike velike jakosti električnog polja proboja, visoke granične frekvencije, visoke toplinske vodljivosti, visoke temperature spoja, dobre toplinske stabilnosti i jake otpornosti na zračenje. U usporedbi s procesima silicija (Si) i galij arsenida (GaAs), SiC ili GaN uređaji sa širokim pojasom donose veću učinkovitost, frekvenciju prebacivanja, radnu temperaturu i radni napon, čime se rješavaju problemi pretvorbe energije. Zbog toga je neizbježno da će širokopojasni poluvodički uređaji postupno zamijeniti tradicionalne poluvodičke uređaje.
Trenutno je pojava električnih vozila obično potpuno hibridno električno vozilo (FHEV), plug-in hibridno električno vozilo (PHEV) i blago hibridno električno vozilo (MHEV).
U usporedbi, obični automobili imaju 600 MOSFET-a, vrhunski automobili imaju 100 MOSFET-a, a 48V laki hibridni automobili imaju 400 MOSFET-a. Silicijski MOSFET uređaj rješava problem visokog napona i troškova. Nakon rješavanja problema prenaponske neravnoteže, niskonaponski energetski poluvodički uređaji u serijskoj konfiguraciji stvaraju učinkovito rješenje sustava pretvorbe energije, a također rješavaju probleme troškova i učinkovitosti. Konkretno, sustav baterija od 48 V može izdržati tranzijente opterećenja visokog ulaznog napona, dok radi s niskim elektromagnetskim smetnjama (EMI), niskim ciklusom rada i visokom učinkovitošću.
* Iz perspektive uštede energije i energetske učinkovitosti, toplinsko upravljanje električnim vozilima nove energije još je jedna vruća tema. To je zato što gustoća energije baterije nije tako visoka kao u benzinu, a postoje zahtjevi za temperaturom radnog okruženja, a sustav treba optimizirati što je više moguće. Komponente novog energetskog vozila povezane s toplinom mogu se podijeliti u 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 kilovatsata električne energije, otprilike 20% topline koristi se za odvođenje topline. Na temelju procjene o vožnji od 16.000 kilometara godišnje, gotovo 7.680 kilovat-sati električne energije bit će iskorišteno za potrošnju topline u 10 godina, što znači gubitak od gotovo 15.000 do 20.000 juana. Stoga polazište treba biti pronalaženje ravnoteže troškova u upravljanju toplinskim sustavom na razini cijelog sustava, promišljanje sheme sustava i definiranje budućih strategija.
Sukladno tome, ovaj će članak uzeti za primjer blago hibridno električno vozilo (MHEV), njegove karakteristike primjene sustava od 48 V MHEV, uključujući način korištenja standardnog silikonskog pretvornika MOSFET kruga u 48 V MHEV, uključujući automobilsku energetsku elektroniku koja zahtijeva nisku EMI, paralelni MOSFET, pomoćni sustav od 48 V i baterija od 48 V, 48 V front-end pretvarač i druga pitanja primjene, te nova energija električnog vozila, termalna kontrola, električni pogon i odabir dizajna uređaja za napajanje dva glavna pitanja za raspravu i analizu.
