汽车电气化使运输行业发生了革命性变化，并给汽车和半导体行业带来了技术进步。包括混合动力电动汽车 (HEV) 和全电动汽车 (EV) 在内的电气化车辆包含各种电力电子系统，用于调节电网电力、管理电池存储元件并最终驱动车辆。电机用于驱动车辆的车轮或充当发电机，将机械能转化为电能储存在电池中。HEV 结合使用电动机和发电机（作为低功耗起动机和交流发电机，或完全驱动车辆），以及通常为车辆运动提供主要动力的内燃机 (ICE)。另一方面，EV 利用电动机作为车辆运动的主要动力，以及实现再生。

主要的 HEV 架构有串联、并联以及串并联组合，如图 2-1 所示。在串联配置 (a) 中，ICE 通过电动机间接连接到变速器。电力电子三相驱动器通过发电机和电池从 ICE 获取电力。在这种架构中，ICE 针对一定的速度范围进行了优化，从而实现了超小尺寸和更高的效率。就机械复杂性而言，这是非常简单的 HEV 架构，因为没有机械能量耦合。

并联 HEV 配置 (b) 利用机械耦合的 ICE 和电动机组合。在这种架构中，电力驱动主要用作低功耗起动机和交流发电机，因此功率较低。由于工作范围较大，ICE 的效率较低，但电动机的尺寸超小，因为它不需要提供与 ICE 一样多的功率。

串联/并联配置 (c) 结合了之前的两种方法，以实现更高的效率。机械耦合由行星齿轮执行，而 ICE 和电力驱动器结合了牵引力。在这种情况下，可以将电动机和 ICE 设计为在指定的输出范围内运行，以提高它们的效率。

在每种情况下，三相逆变器都用于驱动电动机。逆变器设计因电源输出要求而异，具体取决于架构。逆变器的正确控制直接影响电机的效率和车辆的整体效率。

图 2-1 HEV 架构

另一方面，纯电动汽车没有 ICE，仅依靠电池的能量。图 2-2 中显示了一些不同的电动机配置。与 HEV 类似，每种架构都会对逆变器产生不同的功率要求。电动机可以直接连接到轮毂（如配置 (a) 和 (b) 所示），也可以通过差速器连接到轮毂（如 (a) 和 (c) 所示）。直接轮内驱动具有简单性和高效率以及低维护成本的优点，但由于低速要求，通常尺寸必须更大。差速器驱动可实现高功率密度，从而使电机能够以高转速运行，而差速器提供固定的传动比。缺点是机械齿轮需要维护，并有传动损失。

高电压锂离子电池通常用作能量存储单元，以提供最大容量、最小重量和最高效率。与 HEV 和插电式 HEV 相比，若采用当前技术（包括各种电池化学物质和电力电子器件效率），EV 的续航里程仍然有限。高性能 EV 依赖于牵引逆变器的更高功率水平，更大限度缩减电子器件的尺寸以及基于检测信号的复杂控制。

通过提高逆变器的效率和稳健性，车辆的整体效率也会提高。栅极驱动器通过驱动逆变器中的每个开关管来发挥作用，并提供保护和监测以降低失效的可能性。

图 2-2 EV 架构

EV 动力总成系统的关键块包括电机、牵引逆变器驱动器、直流/直流转换器、锂离子电池、交流/直流并网车载充电器 (OBC) 和控制器（MCU 和 PMIC），如图 2-3 所示。牵引逆变器系统以红色突出显示，在后续章节中进行了详细介绍。仅此系统就包含许多用于实现高安全级别的保护和监控功能。

图 2-3 EV 系统中的各个块