相對于傳統汽車電源而言，混合動力汽車的電源功率更大，電壓更高。“對于電源管理而言，需要管理的對象不是單個電源，而是由電池單元串連和并聯之后的大規模電池陣列，由于電池單體在生產的差異性導致給電源管理帶來很大的工作負擔，需要對每個電池單元的健康狀況進行監控和調整。”英飛凌科技(中國)有限公司汽車電子業務部高級市場工程師曹洪宇補充道，“另外在整個系統運行過程中也要很好的處理突發的功率需求和剎車能量回饋帶來的沖擊。安全＋響應速率就決定了系統的成敗。”
由于鋰離子電池對過度充電和深度放電非常敏感，在這些情況下它們都有可能燃燒或爆炸。Atmel公司的次級保護器件ATA6871提供了一種特殊的安全策略，監控電池單元的電壓和溫度，防止鋰離子電池發生熱失控或爆炸。一旦電池單元發生上述其中一項異常情況，便會通過緊急繼動裝置予以關斷。ATA6871帶有無需外部微控制器或軟件就能夠運行的內建自我測試程序，以及由硬件實現的監控閾值，能夠提供安全級別最高的鋰離子電池監控功能。即使初級器件被損壞，也可以確保正常的運作。
對鋰電池組安全的群體性擔憂，促使業界研發更為精密安全的電池檢測管理芯片，汽車半導體廠商不斷地推出新的電池管理和功率解決方案，力圖在確保安全的前提下延長電池的壽命，并降低成本、體積和重量。
挑戰二：掃除高壓電氣系統的障礙
HEV設計的另一個挑戰是高電壓。傳統轎車使用的是12V的電源系統，而輕度、全面及插電式HEV卻需要600V到1,200V之間的高電壓電子系統，這使設計更具挑戰性。
“HEV最重要的革命性改變是動力系統的電氣化，它要求大動力的電動引擎，并且必須在比標準12V內燃引擎推動的汽車更高的電壓下運行。另外，HEV的電池和能源管理是基于12V和一個數百伏的高電壓電池的雙電網，以及對汽車領域來說屬于嶄新設計的DC/DC轉換器和功率管理方案。”國際整流器公司(IR)汽車產品副總裁及總經理HenningM.Hauenstein博士指出。
HEV的汽車結構需要使用高電壓。因此，功率管理IC必須承受典型600V的電壓水平，在一些大馬力的HEV型號中更可能要承受高達1,200V的電壓。IR有為輕型混合動力汽車提供先進的電機驅動解決方案，而那些在10-15kW范圍的動力系統電機，通常會使用擁有600V能力的產品。至于全混合動力和插電式混合動力汽車，以及那些電機高達，甚至超出100kW的電動汽車，IR有高達1,200V的開關和驅動IC供應。
相關的功率IC除了需要高達600V到1,200V的高電壓能力外，也需要驅動逆變器和DC/DC轉換器中前所未見的電流密度的開關。功率IC要面對這樣的高功率、高電壓以及高能源，就要以堅固耐用、可靠性和安全作為主要的條件。Hauenstein博士表示，“IR非常重視電機驅動IC的保護功能，例如它們在HEV牽引電機出現嚴重故障和短路時，免除了微型控制器的互動需要。我們是業界率先為負電壓尖峰免疫性引入安全操作區指標的公司，因為這個問題在HEV逆變器中，開關高電流、高電壓IGBT時十分常見。”
IGBT位于逆變器中，為混合系統的電機提供能量。英飛凌IGBT技術可為HEV動力系統帶來諸多優勢。溝槽場終止技術可降低傳導損耗和開關損耗，同時可使尺寸縮小30%。英飛凌結合溝道場終止IGBT(絕緣柵雙極晶體管)技術和Emcon二極管技術進行開發的HybridPACK1功率模塊用于輕度混合動力汽車；HybridPACK2則完全混合動力汽車應用。
幾年前，汽車中的功率器件大多數都是55V到60V的MOSFET，主要用于汽車的動力傳動系統。現在的汽車則采用20V到600V的功率器件。對于動力轉向及制動這類應用，開發工程師正在尋找具有低導通阻抗的高性能低壓溝道型MOSFET，以降低汽車的功耗。
IR由體積最小的HEV，也就是所謂微型混合動力汽車開始，為它們的啟動/停止功能提供極為耐用的MOSFET。啟動/停止功能讓汽車在交通燈前停車或者下山時自動停止內燃引擎操作，而相關的制動能量便可以補充給電池。頻繁的引擎發動，使起動器或者集成式起動發電機要求非常耐用的功率管理方案，這是因為當你以車匙發動汽車時，普通的起動器只會發動引擎一次，但集成式起動發電機則要在頻繁的啟動/停止周期中應付高得多的功率。IR的AUIRS2003S是一款高功率MOSFET驅動器，并備有高、低側參考輸出通道，適用于惡劣的汽車環境及引擎罩下的應用。這款輸出驅動器具有高脈沖電流緩沖級，可將驅動器跨導降至最低，而浮動通道可在最高200V的高側配置中驅動一個N溝道功率MOSFET。該器件還提供低靜態電流，可為高側電路帶來低成本自舉電源。
為了滿足電池和功率管理、以及相關的DC/DC轉換器的要求，IR的HEV方案系列也包括了具備非常低EMI和優化了的開關性能的驅動器及開關。例如最新的DirectFETMOSFET產品便完全不用鍵合線，并且因為消除了大部分的寄生電感，以及具備最小的封裝電阻，所以能夠提供最佳的開關性能。除了領先行業的低導通電阻、卓越的開關性能和增強了的溫度能效(例如雙側散熱)，這款十分先進的無鍵合線芯片尺寸封裝讓設計的體積顯著減小，特別適用于高功率要求或者如HEVDC/DC轉換器這些快速開關應用。
AllegroMicroSystems公司具有故障診斷和報告功能的全橋式MOSFET預驅動器A4940，采用超小型封裝，提供靈活的輸入接口、自舉監控電路、寬泛的工作電壓(5.5至50V)和溫度(40℃至+150℃)范圍。該器件特別針對使用大功率電感負載(如：直流電刷電動機)的汽車應用而設計。
壓電噴射或高強度照明等其它應用需要100V到200V的功率器件和驅動器。而點火IGBT和混合動力電動汽車在使用300V到1000V以上的IGBT。飛兆半導體公司的柵極驅動器FAN7080x系列，讓工程師開發出在所有操作條件下更準確、精密的燃油噴射控制系統，從而提高燃油效率。這些柵極驅動器在高側和橋驅動器應用中驅動MOSFET和IGBT，如直接燃油噴射系統和電機控制。與市場上同類器件相比，它們的靜態功耗減少一半以上(靜態電流100μA對比240μA)，容許設計人員優化系統和擴大工作范圍。
絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和功率MOSFET作為混合動力汽車的核心技術，吸引功率半導體廠商紛紛瞄準這個龐大的市場。ISuppli曾預測汽車IGBT市場有望以17.2%的年復合增長率高速發展，位居汽車電源管理器件之首，MOSFET市場增長居其次。雖然在未來幾年中混合動力車輛還將只是占據車輛市場的一小部分，但混合動力對逆變器和DC/DC的集中需求將形成市場對IGBT和功率MOSFET的巨大需要。
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