汽车行业掀起了一场技术变革：电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV) 正大规模地投产，进入商业化运作。这意味着采用新型结构的汽车正在大量推出。从电子系统的角度来看，迄今为止用于电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV) 的技术主要源自在过去数十年间最初是针对工业应用而开发的各种解决方案。由于汽车行业在商业上和技术上都有不同于工业系统的特定要求，因此需要开发专用的解决方案。

　　考虑到传动系统，特别是逆变器，xEV 的厂商将要应对三大挑战：提高能效、降低成本以及最终满足功能性安全要求。ISO26262 标准的引入推动了对智能型、高性价比电子解决方案的需求。

　　逆变器电子结构

　　图 1 代表了与永磁同步电机 (PMSM) 一起用于汽车的牵引逆变器的典型结构。它由三个主要部分构成：

　　• 低压 (LV) 侧的主要逻辑电路

　　• 驱动单元

　　• 与直流链接相连的 IGBT 功率模块。

　　驱动单元通常由单个 PCB 构成，PCB 的连接应尽可能靠近功率模块以最大程度降低 IGBT 栅极信号通路中的寄生元件的数量。

　　每个 IGBT 均由栅极驱动器驱动，该驱动器的主要功能为 ：

　　• 提供低压和高压之间的电绝缘功能。一流的解决方案有赖于感应式、电容式隔离或光学隔离。

　　• 驱动 IGBT 栅极以使系统达到最高效率。这意味着器件应能够提供足够大的电流对栅极进行快速充电和放电。为达到这一目的，经常在驱动器和 IGBT 之间设置后驱动单元(或升压单元)。

　　• 提供基本的保护功能，如欠压锁定 (UVLO) 功能或去饱和保护 (DESAT) 功能。

　　除了上述这些功能，还对栅极驱动器提出了其他要求以达到安全标准。其中一个主要安全要求规定在出现故障时系统应可以防止或限制电机在车轮产生多余的力矩，这样不会出现司机无法控制车辆的情况。对于非同步电机来说，此类策略(相对)易于部署，这是由于系统的安全状态是通过打开所有开关实现；IGBT 是常态下处于关断状态的器件，因此安全状态是逆变器的默认状态。

　　对于永磁同步电机 (PMSM)来说，由于在高转速 (RPM) 下，磁激励可能导致过压，因此情况更为复杂。这会导致逆变器组件受到破坏。 例如基于机械子系统或斩波器的解决方案，数种方法在工业系统中通过应用证明其可行性，从而限制低于逆变器额定值的过压情况。但是，这些支持系统会产生额外成本，导致这一解决方案对于车用逆变器而言缺乏实际可用性。

　　抗故障主动短路 (ASC) 策略的部署可以实现系统的安全目标。该策略确保在每个单独的故障情况下，逆变器通过短接电机相线可产生 0 矢量(或称为主动短路)。

　　在这种状态下产生的普通制动转矩不会导致司机无法控制车辆。