趙碩 李耀飛

摘要：科技不斷的提升著汽車的質(zhì)量和性能，汽車本身所帶的功能也越來越齊全，這些功能的出現(xiàn)帶給了消費(fèi)者很多便捷，也不斷地豐富著汽車電氣系統(tǒng)，這些功能的普及也得力于電氣系統(tǒng)中電子功率開關(guān)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車；電氣系統(tǒng)；電子功率開關(guān)

1.汽車電路與電氣系統(tǒng)的基本組成

汽車整車電器設(shè)備包括滿足車輛運(yùn)行的基本設(shè)備和為了提高車輛安全性、舒適性而增加的一些電子控制系統(tǒng)組成。其主要的電氣設(shè)備包含有：電源系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、照明信號(hào)與警告系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)以及其他輔助電器。電子控制系統(tǒng)包含有：電子控制燃油噴射系統(tǒng)（EFI-Electronic Fuel Injection）、電控自動(dòng)變速器（AT-Automatic Transmission/ Transaxle）、電控懸架系統(tǒng)（Electronic suspension system）、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS- Electronic Power Steering）、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS-Anti-lock Brake System）、輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)（SRS-Supplemental Restraint System（安全氣囊）、自動(dòng)空調(diào)（A/C-Air Condition）。

汽車的種類很多，但其電器電路的設(shè)計(jì)一般都遵循一定的規(guī)律。汽車電路結(jié)構(gòu)，工作過程和故障性質(zhì)等方面具有共同特點(diǎn)，汽車電氣系統(tǒng)的電路特點(diǎn)如下：

其一是所有的汽車電路結(jié)構(gòu)都采用低壓供電的單線制接入方式，目前汽車所用的蓄電池電源一般是直流電源，其通用的電壓通常為12福特，汽車上所有用電設(shè)備是并聯(lián)的，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤等金屬機(jī)體，作為各種電器的公用電路，由用電器到電源只需一條導(dǎo)線。

其二是用電設(shè)備的并聯(lián)狀態(tài)，汽車上所有的電氣設(shè)備都各自串聯(lián)在支路中，與電源并聯(lián)，并且各支路由單獨(dú)的開關(guān)控制，互相獨(dú)立，互不干擾。

其三體現(xiàn)在汽車電路的保護(hù)裝置上，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，汽車電氣設(shè)備都必須負(fù)極接鐵，并安裝了保護(hù)裝置，一般串接在元器件回路中。

2.電子功率開關(guān)的應(yīng)用特點(diǎn)

電子功率開關(guān)在汽車電氣系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)有：

2.1可監(jiān)控汽車外部環(huán)境的信息燈，如前車后尾燈、方向燈、動(dòng)向燈等；

2.2對(duì)減輕交流電力、發(fā)動(dòng)機(jī)之外的負(fù)荷量，可組裝各式各樣的零件設(shè)備，如電子功率內(nèi)部設(shè)備等；

2.3根據(jù)汽車實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)控。

3.汽車電氣開關(guān)的作用與分類

開關(guān)是汽車電氣系統(tǒng)中不可缺少的重要部件。開關(guān)的作用主要是用來控制汽車的各種電氣設(shè)備。開關(guān)的性能必須安全、可靠、耐用且便于操縱。開關(guān)的種類及結(jié)構(gòu)形式種類繁多，分類方法目前不太統(tǒng)一，若按照操縱方式可分為手動(dòng)和電動(dòng)兩類；若按開關(guān)的功能特點(diǎn)可分為純機(jī)械多功能手動(dòng)開關(guān)或手、腳、電間接混合控制開關(guān)。近年來，汽車采用的電氣開關(guān)多為多功能手、腳、電混合控制開關(guān)。開關(guān)的種類雖然很多，但對(duì)開關(guān)使用性能的要求一致的，即開關(guān)必須具有如下共同的性能。

3.1汽車電氣開關(guān)必須安全可靠開關(guān)是否安全可靠對(duì)正常工作來說是至關(guān)重要的。比如，在操縱開關(guān)過程中，不應(yīng)有對(duì)人產(chǎn)生任何傷害的可能性；還應(yīng)保證不發(fā)生由誤操作或因開關(guān)可靠性而導(dǎo)致的對(duì)汽車電氣設(shè)備的破壞。同時(shí)開關(guān)本身應(yīng)具有一定的抗過載能力，以提高開關(guān)的使用壽命及可靠性。

3.2汽車電氣開關(guān)的操縱性開關(guān)必須便于駕乘人員操縱，且有一定的機(jī)械強(qiáng)度。比如，由駕駛員操縱的開關(guān)必須安裝在與駕駛員雙手或雙腳便于操作的地方：必須由乘車人員來操縱的開關(guān)，要求便于乘車人員操縱，還要有特殊標(biāo)記，以提示乘車人員操作方法，以避免誤操作。

4.電子功率開關(guān)在汽車系統(tǒng)的應(yīng)用

感應(yīng)加熱電源技術(shù)通過晶閘管、功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵雙極型晶體管等電力電子功率開關(guān)器件，將供電網(wǎng)絡(luò)50Hz的工頻電源變換成400Hz～200kHz的中高頻電源。由于它具有靈活的控制方式、輸出功率大、機(jī)組效率高、變換運(yùn)行頻率方便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。電力電子功率開關(guān)器件是感應(yīng)加熱電源技術(shù)的基礎(chǔ)，是感應(yīng)加熱電源裝置的心臟。感應(yīng)加熱電源裝置的主功率開關(guān)器件決定著系統(tǒng)裝置的體積、重量、效率、控制方式、工作性能和系統(tǒng)可靠性。每當(dāng)一種新型功率開關(guān)器件的研發(fā)成功，都會(huì)促使誕生新一代的感應(yīng)加熱電源裝置。

常用的電力電子功率開關(guān)器件有單向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、大功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管等，每種功率開關(guān)器件又根據(jù)不同的工作參數(shù)和用途，分成多種系列和不同型號(hào)規(guī)格的產(chǎn)品；在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的極限參數(shù)、工作參數(shù)、性能特點(diǎn)、控制方式及附加電路的繁簡(jiǎn)，經(jīng)綜合考量后確定所選器件的型號(hào)規(guī)格。新興的電力半導(dǎo)體模塊是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的電力電子功率開關(guān)器件的芯片按一定的電路連接，與輔助電路共同封裝在一個(gè)絕緣樹脂外殼內(nèi)制成。由于功率開關(guān)器件的模塊化，使各種電力電子裝置的效率、體積、重量、性能、可靠性和價(jià)格等技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到進(jìn)一步改善和提高，因此當(dāng)前晶閘管模塊、大功率晶體管模塊、功率場(chǎng)效應(yīng)管模塊、絕緣柵雙極型晶體管模塊得到蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。在晶閘管模塊的基礎(chǔ)上，將晶閘管移相觸發(fā)電路與保護(hù)取樣傳感器電路共同封裝為一體，制成了晶閘管集成智能模塊（ITPM），從而使電力電子裝置的體積進(jìn)一步縮小，可靠性進(jìn)一步提高，安裝維修更加方便，使用操作更加簡(jiǎn)單。國(guó)內(nèi)臨淄銀河公司已研發(fā)出大電流全控型整流逆變、交流電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)、雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速等專用晶閘管智能模塊。在絕緣柵雙極型晶體管模塊的基礎(chǔ)上，把絕緣柵雙極型晶體管芯片、快速二極管芯片、控制和驅(qū)動(dòng)電路、過壓、過流、過熱和欠壓保護(hù)電路及自診斷電路等封裝為一體，制成絕緣柵雙極型晶體管智能控制模塊（IPM）。它為電力電子逆變器高頻化、小型化、高性能和高可靠性奠定了器件基礎(chǔ)。

絕緣柵雙極型晶體管智能控制模塊采用標(biāo)準(zhǔn)化的邏輯電平柵控接口，使與控制、顯示、操作板的連接更為方便。絕緣柵雙極型晶體管智能控制模塊的顯著優(yōu)點(diǎn)是故障狀態(tài)下的自我保護(hù)能力強(qiáng)。因而降低了功率開關(guān)器件的損壞幾率，大大提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，減少了維修工作量，增加了無故障工作時(shí)間。為了適應(yīng)微機(jī)控制和大容量工業(yè)電力變流裝置和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的要求，在絕緣柵雙極型晶體管智能控制模塊的基礎(chǔ)上把變流裝置的全部硬件集成在同一芯片上，開發(fā)出高集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、適合各種不同應(yīng)用要求的用戶專用功率模塊（ASPM），如絕緣柵雙極型晶體管逆變專用功率模塊就是把逆變裝置的整流器、逆變器的絕緣柵雙極型晶體管和FWD、制動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管及快速二極管集成在一個(gè)芯片上，不再用額外的引線連接，因而體積小、重量輕、系統(tǒng)成本低、寄生電感小、可靠性更高。

參考文獻(xiàn)：

[1]何涌琦.電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)故障分析與可靠性提高方法[J].汽車電器，2013（12）.

[2]陳春，王友龍.電子功率開關(guān)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].汽車電器，2010（08）.