Toepassing van vermogenselektronica in automobieltoepassingen

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Toepassing van solid-state apparaten zoals diode, s ilicon-gestuurde gelijkrichter (SCR) , thyristors, gate-uitschakel-thyristors, TRIAC, bipolaire junctie-transistor (BJT), Power MOSFET enzovoort voor controle en conversie van elektrisch vermogen wordt p ower elektronica ​Toepassing van vermogenselektronica in automobieltoepassingen speelt een belangrijke rol bij het aansturen van auto-elektronica. Auto-elektronica omvat moderne elektrische stuurbekrachtiging, HEV-hoofdomvormer, centrale carrosserieregeling, remsysteem, stoelbediening, enzovoort.

Vermogenselektronica in automobieltoepassingen

Vermogenselektronica in automobieltoepassingen



Waarom wordt vermogenselektronica gebruikt in automobieltoepassingen?

In ons dagelijks leven zien we regelmatig de warmte die de motor van een auto uitstraalt nadat de auto een bepaalde afstand heeft gereden. Dit komt door het aandrijfsysteem van auto-elektronica met een motor of interne verbranding of motor als een van de subsystemen die werken bij hoge temperaturen van meer dan 125 graden Celsius. Toepassing van vermogenselektronica met componenten zoals op siliciumbasis stroom MOSFET's en IGBT's die worden gebruikt als vermogenselektronische schakelaars in het aandrijfsysteem van elektrische en elektronische systemen voor auto's om de totale omvang te verkleinen. En ook voor het beheersen van thermische problemen waarbij een hoog vermogen van kW-bereik wordt gebruikt om de brandstofefficiëntie te verbeteren.


Op silicium gebaseerde Dual Channel MOSFET

Op silicium gebaseerde Dual Channel MOSFET



Beperkingen kunnen worden overwonnen door halfgeleiders met breedbandafstand zoals siliciumcarbide te gebruiken met een hoge bedrijfstemperatuur waardoor het circuit in de buurt van een hoge temperatuurlocatie kan worden geplaatst. Het heeft twee of drie keer hogere thermische geleidbaarheid dan silicium, waardoor er geen grote koperen blokken en watermantels nodig zijn. Siliciumcarbide heeft een hoge doorslagspanning en kan bij hoge frequenties schakelen met zeer weinig vermogensverlies, waardoor de totale omvang van de schakelingen erg klein is.

Siliciumcarbide-chip

Siliciumcarbide-chip

Toepassing van vermogenselektronica

Vermogenselektronica-toepassingen worden uitgebreid naar verschillende gebieden, zoals Aerospace, Automotive elektrische en elektronische systemen , commercieel, industrieel, residentieel, telecommunicatie, transport, nutsvoorzieningen, enz. In het geval van auto-elektronica, worden de elektrisch gegenereerde systemen gebruikt in auto's zoals wegvoertuigen zoals telematica, in-car entertainmentsystemen, carputers, enzovoort. De behoefte om motoren van auto's te besturen is ontstaan ​​in de auto-elektronica voor een goede besturing en conversie.

Auto-elektronica-onderdelen

Auto-elektronica-onderdelen

Auto-elektronica wordt in verschillende typen ingedeeld: motorelektronica, transmissie-elektronica, chassiselektronica, actieve veiligheid, rijhulpsystemen, passagierscomfort en entertainmentsystemen. Voor elk voedingssysteem zoals DC / DC of DC / AC of AC / DC, het vermogen elektronische componenten zoals controllers, poortstuurprogramma's, converters enzovoort zijn vereist. In het algemeen worden, op basis van de vereisten van de fabrikant van het voertuig of de stroomvoorziening, de analoge of digitale controllers zo gekozen dat de volgende parameters, inclusief kosten, integratie, betrouwbaarheid en flexibiliteit, in aanmerking worden genomen.

Vermogenselektronica-toepassing in auto-elektronica

Vermogenselektronica-toepassing in auto-elektronica

Vermogenselektronica-toepassing in auto-elektronica

Toepassingen van vermogenselektronica in elektrische en elektronische systemen voor auto's omvatten hoogspanningssystemen, stroomopwekking in auto's, geschakelde voeding (SMPS), DC naar DC converters , elektrische aandrijvingen, tractieomvormer of DC-naar-AC-omzetter, vermogenselektronische component, hoge temperatuurvereisten, toepassing van SMPS in aandrijflijnsysteem, enzovoort. Overweeg bijvoorbeeld een moderne auto, waarin we veel vermogenselektronische componenten kunnen vinden, zoals contactschakelaar, regeleenheid, voertuigsnelheidssensor, stuursensor en andere componenten, zoals weergegeven in bovenstaande afbeelding.


1. Auto-energieopwekking

Toepassing van vermogenselektronica in het stroomopwekkingssysteem voor auto's biedt auto-alternatoren een verbeterde efficiëntie en een hoog vermogen, samen met een hoge temperatuurbestendige capaciteit en een hoge vermogensdichtheid met een verscheidenheid aan onderzoek naar het ontwerpen van een dynamo met een geschakelde vermogenselektronicatoepassing. De vaak gebruikte dynamo in automobieltoepassingen is Lundell of Claw-pole alternator, omdat deze geschikt is voor de vereiste opkomende prestaties. Veld- en ankerkenmerken van deze dynamo worden verbeterd door het gebruik van vermogenselektronica. Deze dynamo's worden in auto's gebruikt om de accu's en het elektrische systeem van stroom te voorzien terwijl de motor draait. Dynamo's voor auto's vereisen een vermogenselektronica spanningsregelaar voor het produceren van een constante spanning aan de accupolen door kleine veldstroom te moduleren.

Uitgesneden weergave van Lundell Dynamo

Uitgesneden weergave van Lundell Dynamo

2. Geschakelde voeding (SMPS)

Het SMPS-concept is gebaseerd op de vermogenselektronica-apparaten zoals halfgeleiderapparaten die werken in een aan-toestand die nulspanning heeft en een uit-toestand die tijdens deze toestand in theorie nul stroom heeft met een efficiëntie van 100%. Om deze vermogenshalfgeleiderapparaten in en uit te schakelen, moet de pulsbreedtemodulatie (PWM) techniek is gebruikt. Minder omvangrijke en kleine omvormers op basis van vermogenselektronica worden gebruikt voor hoogfrequente schakelingen, aangezien deze schakelaars kunnen werken bij hoge schakelfrequenties.

SMPS

SMPS

SMPS-toepassingen in het aandrijfsysteem

De aandrijflijnsystemen van HEV's, elektrische voertuigen en ICE hebben de volgende SMPS-conditioners nodig zoals:

  • Regeneratief remmen (AC / DC)
  • Ingebouwde oplader (AC / DC)
  • Dubbel batterijsysteem (DC / DC)
  • Tractiemotor (DC / AC)

3. DC naar DC converters

Er zijn verschillende DC naar DC converter-topologieën beschikbaar die kunnen worden gebruikt op basis van de vereisten. Deze topologieën worden geclassificeerd als geïsoleerde en niet-geïsoleerde topologieën die worden toegepast in aandrijflijnsystemen. De toepassing van vermogenselektronica bij het schakelen heeft geleid tot een concept van soft-switching waarbij de schakelaars worden onderworpen aan lage spanning met behulp van een LLC- of resonantiemodus. Deze zacht schakelende, zeer betrouwbare en duurzame converters zijn zeer nuttig in de automobielelektronicamarkt. Er zijn bidirectionele omvormers zoals 400 naar 12V voor elektrische voertuigen en 48 naar 12V voor hybride elektrische voertuigen of interne verbrandingsmotor.

DC-DC-omzetter

DC-DC-omzetter

4. Tractie-omvormer (DC / AC)

Elektrische motoren zijn machines die worden gebruikt voor het omzetten van elektrische energie in mechanische energie en voornamelijk gelijkstroommotoren worden voor dit doel gebruikt, maar vanwege de onbetrouwbaarheid van gelijkstroommotoren worden wisselstroommotoren gebruikt vanwege hun efficiëntie. De toepassing van vermogenselektronica in gebouwcontrollers voor AC-motoren heeft een enorme vooruitgang geboekt in de afgelopen twee decennia. Om wisselstroommotoren van stroom te voorzien, vereist vermogen dat is opgeslagen in batterijen van elektrische en elektronische systemen van elektrische voertuigen of hybride elektrische voertuigen of ICE, de toepassing van vermogenselektronica zoals gelijkstroom naar wisselstroomomzetters of elektrische omvormers

SPI-omvormer

SPI-omvormer

5. Ingebouwde oplader (AC / DC)

Voertuigen met auto-elektronica bestaan ​​uit accu's die voor dit laaddoel moeten worden opgeladen, de voeding moet wisselstroom worden omgezet in gelijkstroom. We weten dat de stroom alleen in de vorm van gelijkstroom in batterijen kan worden opgeslagen. Deze omzetting van AC naar DC kan worden gedaan door de toepassing van vermogenselektronica-omzetters die gelijkrichters worden genoemd.

Auto-accu

Auto-accu's

De toepassing van vermogenselektronica neemt toe met de voortschrijdende technologieën in elektrische en elektronische systemen voor auto's om de algehele systeemefficiëntie bij hoge bedrijfstemperaturen te verbeteren, de flexibiliteit en betrouwbaarheid te vergroten en de totale omvang van de schakelingen te verkleinen. Als u nieuwe innovatieve toepassingen van vermogenselektronica in auto-elektronica kent, plaats dan uw ideeën en opmerkingen in de commentaarsectie hieronder.

Fotocredits: