CC BY
17
УДК 621.314.58
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-217-218
АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ КАРБИД-КРЕМНИЕВЫХ ПОЛЕВЫХ
ТРАНЗИСТОРОВ
В.А. Шпенст, Н.В. Краснов
В статье рассмотрены основные причины и механизмы износа карбид-кремниевых полевых транзисторов с изолированным затвором (БЮ МОБЕЕТ). Представлены основные параметры, которые могут служить индикаторами состояния транзистора, и приведены основные особенности и ограничения при их применении в данном качестве. На основе приведенных параметров рассмотрены наиболее эффективные и перспективные методы мониторинга состояния БЮ МОБЕЕТ.
Ключевые слова: БЮ транзистор, механизм износа, мониторинг, подзатворный оксид, силовой преобразователь.
В настоящее время при выборе силовых ключей для различных преобразователей энергии выбор разработчиков всё чаще падает на полевые транзисторы с изолированным затвором, выполненные из карбида кремния ^Ю MOSFET) [1, 2, 3]. Физические свойства данного материала способствуют повышению производительности и эффективности работы транзистора при высоких частотах переключения, температурах и мощностях по сравнению с традиционными кремниевыми биполярными транзисторами с изолированным затвором ^ IGBT) или кремниевыми MOSFET в аналогичных приложениях [4, 5]. Кроме того, применение SiC MOSFET обеспечивает уменьшение динамических потерь и потерь на проводимость, а также требует гораздо меньших и более простых по конструкции фильтрующих и охлаждающих компонентов, что в конечном итоге ведет к снижению массогабаритных параметров преобразователя [4, 6].
Однако эксплуатация SiC MOSFET в режиме высокой частоты переключения ведет к возникновению ряда побочных явлений и негативных последствий, сказывающихся на работе транзистора [5]. К таковым можно отнести возникновение электромагнитных помех, усложнение методики управления затвором транзистора, а также проблематичность измерений критически важных параметров в моменты коммутации. Существенным последствием работы в высокочастотном режиме коммутации также является преждевременный износ транзистора.
В настоящее время благодаря значительным улучшениям технологии производства SiC MOSFET достигнуто существенное снижение количества отказов за время эксплуатации [7], однако проблема преждевременного износа остается актуальной. При описании механизмов износа SiC MOSFET их разделяют на относящиеся к износу участков кристалла транзистора (обозначены на рисунке), которые объясняются, в первую очередь, износом подзатворного оксида, и на относящиеся к выходу из строя составных частей транзисторного модуля [8, 9].
затвор
подзатворный оксид
паразитны Диод
V
^ЕТ
область
область дрейфа
подложка
Упрощенная структурная схема SiC Ш08¥ЕТ
Полупроводниковые ключи постоянно нагреваются и охлаждаются из-за различных нагрузок и коммутации, что приводит к термомеханическим нагрузкам на смежные области из-за различия коэффициентов теплового расширения [9]. В результате возникают трещины на выводах, которые затем распространяются на проводники. Еще одним механизмом износа транзистора является так называемое биполярное разрушение, возникающее при приложении к паразитному диоду прямого напряжения [8].
Основной причиной износа подзатворного оксида является возникновение внутри него перегретых участков над областью паразитного полевого транзистора с управляющим p-n переходом (JFET-область) и над областью канала [8]. Причинами перегрева указанных областей выступает большое значение ширины запрещенной зоны карбида кремния, а также длительное воздействие электрических полей высокой напряженности, возникающих при работе транзистора [10].
217
Возникновение электрических полей, пагубно влияющих на подзатворный оксид, может происходить в результате пробоя диэлектрика (т. е. непосредственно оксида) или затвора [10]. Пробой диэлектрика более распространен и возникает из-за накопления зарядов дефектов оксида; по мере их последовательного выстраивания создается путь для короткого замыкания и затвор теряет управляемость. Однократный пробой затвора возникает из-за бомбардировки его тяжелыми ионами при воздействии на транзистор внешнего излучения, что приводит к накоплению положительного заряда в области контакта полупроводника и оксида и, как следствие, усилению электрического поля внутри оксида [10].
Рассматриваемые заряды дефектов оксида могут быть разделены на связанные заряды, подвижные ионы, захваченные ионы области контакта полупроводник-оксид и области оксида. Последние два вида несут основную ответственность за снижение подвижности носителей в канале и за изменение порогового напряжения [10]. При положительном смещении затвора порядка 25 В заряды дефектов усиливают электрическое поле оксида, усиливая тем самым туннельный эффект и увеличивая ток смещения затвора. Поскольку усиливается и электрическое поле оксида в области, близкой к каналу, то происходит снижение порогового напряжения, необходимого для формирования канала. Влияние захваченных зарядов на пороговое напряжение усиливается по мере приближения заряда к области канала.
Во время работы транзистора во включенном режиме электрическое поле распределено равномерно по оксиду. Участки оксида, расположенные над каналом и JFET-областью, подвергаются сравнительно небольшому воздействию положительного электрического поля за счет положительного смещения напряжения затвора [8]. В выключенном состоянии указанные области, напротив, испытывают воздействие отрицательного электрического поля; его максимум приходится на центр ШЕТ-области и снижается по мере приближения к каналу. В моменты переключения около ШЕТ-области также возникает отрицательное электрическое поле.
Износ оксида приводит также к значительному повышению токов утечки затвора, на участке сток-исток и прямого падения напряжения на транзисторе в результате изменения сопротивления транзисторного модуля и сопротивления канала. Также износ подзатворного оксида сказывается на следующих параметрах: температура участков транзистора; сопротивление, ток и напряжение на затворе во включенном состоянии [11, 12]; сопротивление участка сток-исток во включенном состоянии; прямое напряжение и скачок обратного напряжения на паразитном диоде; крутизна; мгновенная мощность и время нарастания напряжения участка затвор-исток [7, 13, 14]. Также выявлено проявление состояния транзистора на наклоне, уровне и длительности плато напряжения, вызванного эффектом Миллера (УтШег) [13, 15]. Характеристики основных индикаторов состояния SiC MOSFET и особенности их использования при мониторинге приведены в таблице.
Основные индикаторы состояния SiC Ш08¥ЕТ
Параметр Отражает степень износа Зависимость от температуры Зависимость от нагрузки
Пороговое напряжение оксида выражена не выражена
Сопротивление во включенном состоянии оксида и транзисторного модуля без возможности различения выражена выражена
Напряжение на паразитном диоде оксида, транзисторного модуля и паразитного диода выражена выражена
Задержка выключения оксида и транзисторного модуля выражена выражена
Величина плато напряжения оксида выражена не выражена
Длительность плато напряжения оксида выражена не выражена
Ток утечки стока оксида, транзисторного модуля и паразитного диода выражена выражена
Ток утечки затвора оксида и транзисторного модуля выражена не выражена
Скорость коммутации тока стока транзисторного модуля выражена выражена
Паразитные емкости затвор-сток и затвор-исток оксида не выражена не выражена
Ключевыми параметрами мониторинга состояния транзистора являются температуры внутренних р-п переходов SiC MOSFET. Контроль температуры в режиме реального времени является критически важным в рамках терморегулирования, прогнозирования надежности и срока службы транзистора. Однако прямое измерение рассматриваемых температур при помощи тепловизора крайне затруднительно, а использование термисторов или диодных датчиков температуры является ненадежным в связи с необходимостью их гальванического или емкостного подключения непосредственно к основной цепи, что закономерно приводит к воздействию помех и скачков напряжения на данные компоненты [15, 16]. Следовательно, возникает необходимость определения чувствительных к температуре электрических параметров (ЧТЭП), измерение которых не вызывает больших трудностей и позволяет с высокой точностью оценить состояние транзистора.
Такого рода поиск ЧТЭП достаточно широко освещен в отношении Si ЮВТ и Si MOSFET. Так, наиболее подходящими для оценки состояния Si ЮВТ являются пороговое напряжение транзистора, задержка выключения транзистора и Утшег [17, 18, 19]. Однако применительно к SiC MOSFET данный вопрос недостаточно изучен. В основном это связано с трудностью измерения электрических параметров
при высокочастотном переключении. Более того, большинство ЧТЭП, используемых для мониторинга состояния кремниевых транзисторов, являются неприменимыми в отношении SiC MOSFET, так как токи и напряжения испытывают воздействие электромагнитных помех, а колебания прямого напряжения транзистора передаются в контур управления затвором посредством паразитной входной емкости. Все перечисленное негативно сказывается на точности результатов измерений.
ЧТЭП можно разделить на статические (то есть измеряемые в момент нахождения транзистора во включенном или выключенном состоянии) и динамические (измеряемые в момент переключения транзистора) параметры. При рассмотрении транзисторов к основным статическим ЧТЭП относят падение напряжения на транзисторе, общее сопротивление транзистора во включенном состоянии (Ron) и пороговое напряжение [15]. При выборе падения напряжения в качестве индикатора состояния транзистора следует учитывать, что значения данного параметра варьируются от низковольтных во включенном состоянии до сотен вольт в выключенном; следовательно, датчик для измерения данного параметра должен обладать высокой точностью измерений и чувствительностью к широкому диапазону значений, а также должен быть изолирован от основной цепи в целях защиты от скачков напряжения. Пороговое напряжение SiC MOSFET проявляет малую чувствительность к изменениям температур внутренних участков транзистора и склонно к влиянию помех. Исследование [15] показало, что в отношении SiC MOSFET наиболее подходящим статическим ЧТЭП является Ron, определяемое в первую очередь сопротивлением канала и сопротивлениями обогащенной, JFET- и дрейфовой областей.
К основным динамическим ЧТЭП относятся задержка выключения транзистора (td_off), скорость коммутации тока стока при включении транзистора didr_on/dt и Vmiller [15]. При необходимости выбора наиболее оптимального динамического ЧТЭП для оценки состояния SiC MOSFET предпочтительным является didr_on/dt, однако при его использовании необходимо учитывать влияние помех. Увеличение температуры перехода ведет к увеличению td_off, однако у SiC MOSFET эта зависимость выражена слабо и может быть усилена увеличением внешнего сопротивления затвора или входной паразитной емкости транзистора. В целом, из-за рассмотренных выше трудностей измерения электрических параметров при переключении транзистора использование динамических ЧТЭП в отношении SiC MOSFET в настоящее время рассматривается редко.
Помимо температур внутренних областей SiC MOSFET и соответствующих им ЧТЭП, в качестве индикаторов состояния транзистора могут использоваться другие параметры. В [7] рассматривается возможность использования обратного тока затвора в качестве индикатора состояния SiC MOSFET. Данный параметр определяется преимущественно степенью износа подзатворного оксида и практически не зависит от скважности, напряжения звена постоянного тока, частоты переключения и выходной мощности.
В пригодном SiC MOSFET ток утечки затвора во включенном состоянии составляет порядка нескольких сотен нА; для используемых на протяжении длительного времени устройств это значение составляет примерно 10-25 мА [7]. При измерении данного параметра, помимо требований к высокому разрешению и диапазону измерений датчика, важной является дискретизация высокой точности для получения данных о токе утечки затвора во включенном состоянии только при установившемся токе затвора.
В приведенном в [7] методе вместо прямого измерения тока утечки затвора оценивается заряд на затворе, то есть полный положительный заряд, накапливаемый на затворе в течение нескольких циклов переключения. Тем самым, вместо высокочастотных несинусоидальных колебаний оценивается низкочастотный однополярный сигнал, для измерения которого достаточно простейшего оборудования. В данном случае заряд на затворе рассматривается как интеграл прямого тока через затвор. Соответственно, ожидается, что заряд на затворе увеличивается, как и ток утечки, по мере износа транзистора. Многократное интегрирование в течение циклов переключения способствует снижению влияния коммутационных процессов на измерения и тем самым выступает заменой дискретизации.
Полупроводниковые ключи рассчитаны на длительный период эксплуатации, поэтому для диагностики потенциальных аварийных ситуаций и выявления критических параметров, помимо мониторинга состояния транзистора в режиме реального времени в стандартном режиме работы, зачастую проводятся специальные испытания в ускоренном режиме с повышенными тепловыми и электрическими нагрузками. Стандартным испытанием качества работы SiC MOSFET такого рода является испытание циклической коммутацией постоянного тока, используемое для оценки срока службы и выявления процессов износа модуля [8]. Данный тест проводится при подаче на транзистор постоянного напряжения для моделирования температурных перепадов, определяемых параметрами нагрузки или окружающей среды. Колебания температуры спустя определенное время приводят к возникновению термомеханических нагрузок на транзисторный модуль и, как следствие, обрыву проводников и отслоению припоя из-за различия коэффициентов теплового расширения данных материалов. Также для оценки срока службы подзатворного оксида и выявления дефектов последнего могут применяться высокотемпературные тесты со смещением затвора и с обратным смещением [20, 21].
В дополнение к мониторингу в режиме реального времени возможно также использование оф-флайн-мониторинга транзистора для более точной оценки его электрических параметров. Данный вид мониторинга осуществляется непосредственно по отношению к транзистору, изъятому из цепи преобразователя.
Одной из целей при выборе электрического параметра, используемого для оценки состояния транзистора, является подбор такого параметра, изменение которого говорило бы однозначно только об одной из характеристик состояния транзистора. Например, прямое падение напряжения на транзисторе не является желательным индикатором для мониторинга, поскольку на нем сказывается и износ транзисторного модуля в целом, и износ полупроводникового кристалла, поэтому на основе оценки данного параметра невозможно четко определить конкретную причину ухудшения рабочих характеристик устройства [8]. Аналогичным образом мониторинг на основе сопротивления во включенном состоянии не позволяет различить по отдельности степень износа кристалла и модуля [8, 9]. Примером метода мониторинга, определяющим конкретную причину износа устройства, является использование порогового напряжения в качестве индикатора состояния: данный параметр характеризует только степень износа подзатворного оксида [9].
Метод, позволяющий точно определить одновременно и независимо друг от друга степень износа как транзисторного модуля, так и внутренних участков транзистора, представлен в [9]. SiC MOSFET обладает дополнительным режимом проводимости в третьем квадранте: при смещении затвора в пределах от 0 до -4 В ток протекает по каналу вместо паразитного диода. Это позволяет независимо использовать напряжение на паразитном диоде в качестве индикатора как износа кристалла, так и износа модуля за счет оценки этого напряжения при различных напряжениях на затворе.
Согласно предложенной методике, сначала на затвор подается отрицательное напряжение, создающее путь проводимости через паразитный диод; в данном режиме оценивается состояние модуля. Затем, путем подачи нулевого напряжения, возникает путь проводимости через канал в обход паразитного диода; в данном режиме оценивается износ внутренних участков транзистора и модуля совместно. Таким образом, с учетом полученных ранее данных о состоянии модуля, данные о состоянии кристалла могут быть выделены отдельно.
При необходимости оценки исключительно состояния подзатворного оксида без учета температуры внутренних участков транзистора, могут быть использованы электрические параметры, слабо или полностью нечувствительные к температуре. В [10] в качестве такого рода параметров приводятся паразитные емкости участков затвор-сток и сток-исток. Указанные параметры не только нечувствительны к температуре, но также и не зависят от нагрузочных характеристик и определяются только состоянием подзатворного оксида.
Также в настоящее время проводятся исследования, ставящие целью найти новые индикаторы состояния транзистора. Так, в [22] предлагается метод мониторинга, основанный на использовании спектра люминесцентного излучения, испускаемого паразитным диодом и являющегося индикатором температуры внутренних p-n переходов и тока через транзистор. Данное люминесцентное излучение паразитного диода находится в видимой части спектра и возникает из-за рекомбинационных процессов внутри полупроводниковых структур транзистора, которые приводят к испусканию фотонов.
Измерение интенсивности описываемого излучения не требует наличия гальванической связи с преобразователем. С увеличением тока интенсивность свечения растет, так как за одно и то же время поступает большее количество носителей заряда. Влияние температуры сказывается на длине волны излучения. Поскольку в стандартных условиях эксплуатации транзистора паразитный диод проводит ток только в течение «мертвого времени», длящегося порядка 100-500 нс, датчики излучения должны быть максимально точны и обладать высоким разрешением.
В [13] рассматривается возможность использования тензодатчика в качестве главного измерительного прибора при мониторинге состояния транзистора. Предлагаемый тензодатчик представляет собой пассивный передатчик, закрепляемый непосредственно на транзисторном модуле и преобразующий оказываемое на него механическое давление, возникающее при работе SiC MOSFET в высокочастотном режиме коммутации, в пропорциональный ему электрический сигнал посредством изменения сопротивления датчика. Таким образом, в качестве индикатора износа транзистора выступает усиление вибраций при его работе.
Метод, основанный на использовании сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) описан в [16]. В момент, когда транзистор выключен, на его затвор подаётся ЛЧМ сигнал высокой частоты, не превышающей резонансной частоты полного сопротивления участка затвор-исток. Частотный отклик напряжения на участке затвор-исток проходит преобразование Фурье. Результаты демонстрируют линейную зависимость полученного напряжения на участке затвор-исток от температуры перехода. В данном методе мониторинга производная полного сопротивления участка затвор-исток выступает в качестве ЧТЭП; использование данного параметра способствует упрощению мониторинга, поскольку не требует данных о числовых значениях параметров паразитных элементов транзистора.
Список литературы
1. Абрамович Б.Н., Веприков А.А., Сычев Ю.А., Хомяков К.А. Повышение эффективности электротехнических преобразовательных комплексов для питания электролизёров алюминия // Цветные металлы. 2016. № 10. С. 49-53.
2. Козярук А.Е. Энергоэффективные электромеханические комплексы горнодобывающих и транспортных машин //Записки Горного института. 2016. Т. 218. С. 261-269.
3. Сычев Ю.А., Зимин Р.Ю. Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения минерально-сырьевого комплекса гибридными фильтрокомпенсирующими устройствами //Записки Горного института. 2021. Т. 247. С. 132-140.
4. Parvez M. et al. Wide Bandgap DC-DC Converter Topologies for Power Applications // Proceedings of the IEEE. 2021.
5. Ульянов А. В., Шибеко Р. В. Применение SiC-транзисторов для построения силовых преобразовательных блоков //Современные наукоемкие технологии. 2021. №. 8. С. 124-131.
6. Jafari A. et al. Comparison of wide-band-gap technologies for soft-switching losses at high frequencies // IEEE Transactions on Power Electronics. 2020. Т. 35. №. 12. С. 12595-12600.
7. Wang P. et al. Condition Monitoring of SiC MOSFETs Based on Gate-Leakage Current Estimation // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2021. Т. 71. С. 1-10.
8. Jiang X. et al. Investigation on Degradation of SiC MOSFET under Accelerated Stress in PFC Converter // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. 2020.
9. Ugur E. et al. A new complete condition monitoring method for SiC power MOSFETs // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2020. Т. 68. №. 2. С. 1654-1664.
10. Farhadi M. et al. Temperature-independent gate-oxide degradation monitoring of SiC MOSFETs based on junction capacitances // IEEE Transactions on Power Electronics. 2021. Т. 36. №. 7. С. 8308-8324.
11. Entzminger C., Qiao W., Qu L. Case temperature monitoring-based online condition monitoring of SiC MOSFET power modules using a radial basis function network // 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). IEEE, 2020. С. 5296-5301.
12. Grieb M. et al. Comparison of the threshold-voltage stability of SiC MOSFETs with thermally grown and deposited gate oxides // Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd, 2010. Т. 645. С. 681684.
13. Hologne-Carpentier M. et al. A multi-physics approach to condition monitoring of SiC power module // Microelectronic Engineering. 2021. Т. 250. С. 111633.
14. Wei J. et al. Investigation on degradation mechanism and optimization for SiC power MOSFETs under long-term short-circuit stress // 2018 IEEE 30th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD). IEEE, 2018. С. 399-402.
15. Yu H. et al. Comparative Study of Temperature Sensitive Electrical Parameters for Junction Temperature Monitoring in SiC MOSFET and Si IGBT // 2020 IEEE 9th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC2020-ECCE Asia). IEEE. С. 905-909.
16. Lu X. et al. Temperature Estimation of SiC Power Devices Using High Frequency Chirp Signals // Energies. 2021. Т. 14. №. 16. С. 4912.
17. Luo H., Li W., He X. Online high-power PiN diode chip temperature extraction and prediction method with maximum recovery current di/dt // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. Т. 30. №. 5. С. 2395-2404.
18. Eleffendi M.A., Johnson C.M. Application of Kalman filter to estimate junction temperature in IGBT power modules // IEEE Transactions on Power Electronics. 2015. Т. 31. №. 2. С. 1576-1587.
19. van der Broeck C. H., Gospodinov A., De Doncker R. W. IGBT junction temperature estimation via gate voltage plateau sensing // IEEE Transactions on Industry Applications. 2018. Т. 54. №. 5. С. 4752-4763.
20. Yang L., Castellazzi A. High temperature gate-bias and reverse-bias tests on SiC MOSFETs // Microelectronics Reliability. 2013. Т. 53. №. 9-11. С. 1771-1773.
21. Chen Z. et al. Performance evaluation of SiC power MOSFETs for high-temperature applications // 2012 15th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE/PEMC). IEEE, 2012. С. DS1a. 8-1-DS1a. 8-9.
22. Kalker S. et al. Next Generation Monitoring of SiC mosfet s Via Spectral Electroluminescence Sensing // IEEE Transactions on Industry Applications. 2021. Т. 57. №. 3. С. 2746-2757.
Шпенст Вадим Анатольевич, д-р техн. наук, профессор, shpenst@spmi.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет,
Краснов Никита Вадимович, аспирант, nikita. krasnov. 199 7@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет
ANALYSIS OF SIC MOSFET CONDITION MONITORING METHODS V.A. Shpenst, N.V. Krasnov
The article considers the main reasons and mechanisms of silicon-carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (SiC MOSFET) degradation. The main precursors of SiC MOSFET condition are presented also, as well as their important application specifics and limitations. Basing on these parameters, the most efficient and perspective SiC MOSFET condition monitoring methods are reviewed.
Key words: SiC MOSFET, degradation mechanism, monitoring, gate oxide, power converter.
Shpenst Vadim Anatolievich, doctor of technical sciences, professor, shpenst@spmi. ru, Russia, St.Petersburg, Mining University,
Krasnov Nikita Vadimovich, postgraduate, nikita.krasnov. 1997@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Mining University
УДК 629.113
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-222-223
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ БОРТОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
А.С. Саксонов, В.Н. Козловский, А.С. Подгорний, А.П. Новикова
В статье представлены результаты исследования основных направлений развития бортового электротехнического комплекса легковых автомобилей
Ключевые слова: автомобиль, бортовой электротехнический комплекс, качество, надежность.
Современный легковой автомобиль состоит из целого ряда функциональных систем: двигатель внутреннего сгорания, трансмиссия, коробка переключения передач, электрооборудование [1, 2]. Система электрооборудования, часто именуемая БЭК, в настоящее время занимает одно из центральных мест среди других функциональных систем современного легкового автомобиля [3]. Например, работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без системы зажигания, а его запуск без электростартерной системы пуска затруднителен. БЭК современного автомобиля представляет собой довольно сложную систему, включающую в себя множество элементов и подсистем: источники электроэнергии (генератор, аккумуляторная кислотная батарея) электронные системы управления (электронная система управления двигателем, антиблокировочная система и т.д.) [4], мультимедийная система и множество других элементов и подсистем [5]. Подробно БЭК современного автомобиля представлен на структурной схеме (рисунок 1).
Доля БЭК относительно других функциональных систем постоянно насыщается (рисунок 2).
Если в 2000 г. процент насыщения БЭК относительно других функциональных систем автомобиля составлял 22 %, то к 2020 г. этот показатель возрос до 40 %, а к 2030 г. прогнозируется его рост до 50 %. Это говорит о том, что БЭК автомобиля одна из наиболее динамично развивающихся функциональных систем. Такое динамичное насыщение БЭК обусловлено развитием электронных и электромеханических систем, обеспечивающих комфорт и безопасность управления, а также рациональное управление силовым агрегатом автомобиля. К таким системам можно отнести, например, электроусилитель руля, облегчающий рулевое управление, антиблокировочная система, позволяющая сохранять управляемость автомобилем при торможении, электронная система управления двигателем, определяющая параметры работы двигателя внутреннего сгорания в зависимости от внешних условий (температура наружного воздуха, уклон трассы, скорость движения и т.д.). К новейшим электронным и электромеханическим системам современных автомобилей можно отнести систему автоматического экстренного торможения, предотвращающую столкновения с препятствиями на дороге, система мониторинга усталости водителя, двери с электромеханическими замками, не позволяющие выйти из автомобиля при опасном приближении другого автомобиля и многие другие.
бортовой электротехнический комплекс
системз электроснабжении _
П/ t
1
1 Бортовая сеть
| АКБ |
система пуска
электронные
системы управления
потребители электроэнергии
электропривод агрегатов
мультимедийная система
система зажигания
приборы освещения
Рис. 1. Структура БЭК современного автомобиля 222
