Tahkiseadmete, nagu diood, s ilikoniga juhitav alaldi (SCR) , türistorid, värava väljalülitatavad türistorid, TRIAC, bipolaarse ristmiku transistor (BJT), Power MOSFET ja nii edasi - elektrienergia juhtimiseks ja muundamiseks nimetatakse p ower elektroonika . Jõuelektroonika rakendamine autotööstuses mängib suurt rolli autoelektroonika juhtimisel. Autoelektroonika hõlmab tänapäevast elektrilist roolivõimendit, HEV-peamuundurit, keskkere juhtimist, pidurisüsteemi, istme juhtimist ja nii edasi.

Jõuelektroonika autotööstuses

Miks kasutatakse jõuelektroonikat autotööstuses?

Igapäevases elus jälgime sageli auto mootorist kiiratavat soojust pärast seda, kui autoga on teatud vahemaa läbitud. Selle põhjuseks on autoelektroonika jõuülekandesüsteem, mille mootor või sisepõlemine või mootor on üks allsüsteemist, mis töötab kõrge temperatuuriga üle 125 kraadi. Jõuelektroonika kasutamine koos selliste komponentidega nagu räni baasil toide MOSFETid ja IGBT-d, mida kasutatakse mootorsõidukite elektriliste ja elektrooniliste süsteemide jõuülekandesüsteemi elektrilülititena üldise suuruse vähendamiseks. Ja ka selliste termiliste probleemide lahendamiseks, kus kütusesäästlikkuse parandamiseks kasutatakse suurt võimsust kW.

Ränil põhinev kahekanaliline MOSFET

“Avatud ahela juhtimissüsteemi omadused hõlmavad kõiki järgmisi omadusi, välja arvatud ”

Piirangutest saab üle, kasutades laiaribalisi pooljuhte nagu ränikarbiid kõrge töötemperatuuriga, mis võimaldab asetada vooluahela kõrge temperatuuri lähedale. Selle soojusjuhtivus on kaks või kolm korda suurem kui ränil, mis välistab vajaduse suurte vaskplokkide ja veesärkide järele. Ränikarbiidil on kõrge purunemispinge ja see on võimeline lülituma kõrgetel sagedustel väga väikese võimsuskaduga, mis muudab vooluahela üldise suuruse väga väikeseks.

Ränikarbiidist kiip

Power Electronics rakendamine

Jõuelektroonika rakendused laiendatakse erinevatele valdkondadele, nagu näiteks lennundus, autotööstus elektri- ja elektroonikasüsteemid , äri-, tööstus-, elamu-, telekommunikatsiooni-, transpordi-, tehnosüsteemid jne. Autode elektroonika puhul kasutatakse elektriga genereeritud süsteeme autodes, näiteks maanteesõidukites, nagu telemaatika, autos asuvad meelelahutussüsteemid, carputers jne. Vajadus juhtida sõidukite mootoreid sai alguse autoelektroonikast, et neid korralikult juhtida ja teisendada.

Autode elektroonika komponendid

Autode elektroonika liigitatakse erinevatesse liikidesse: mootori elektroonika, jõuülekande elektroonika, šassii elektroonika, aktiivne ohutus, juhiabisüsteem, reisijate mugavus ja meelelahutussüsteemid. Mis tahes elektrisüsteemi, näiteks alalisvoolu / alalisvoolu või alalisvoolu / vahelduvvoolu või vahelduvvoolu / alalisvoolu jaoks, toide elektroonilised osad nagu kontrollerid, on vaja värava draivereid, muundureid ja nii edasi. Üldiselt valitakse sõiduki või toiteallika tootja nõuete põhjal analoog- või digitaalsed kontrollerid nii, et võetakse arvesse järgmisi parameetreid, sealhulgas kulusid, integreeritust, töökindlust ja paindlikkust.

Jõuelektroonika rakendamine autoelektroonikas

Jõuelektroonika rakendused mootorsõidukite elektrilistes ja elektroonilistes süsteemides hõlmavad kõrgepingesüsteeme, autotööstust, lülitusrežiimi toiteallikat (SMPS), Alalisvoolu alalisvoolu muundurid , elektriajamid, veojõu-inverter või alalisvoolu-muunduri muundur, toiteelektrooniline komponent, kõrge temperatuuri nõue, SMPS-i rakendamine jõuülekandesüsteemis ja nii edasi. Mõelgem näiteks kaasaegsele autole, kust võime leida palju elektroonilisi komponente, näiteks süütelüliti, juhtmoodul, sõiduki kiiruseandur, rooliandur ja muud komponendid, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel.

1. Autotööstuse elektritootmine

Jõuelektroonika rakendamine mootorsõidukite elektritootmissüsteemis annab mootorite generaatoritele parema efektiivsuse ja suure võimsuse, kõrgel temperatuuril talutava võimsuse ja suure võimsustiheduse ning mitmesugused uuringud generaatorite projekteerimisel lülitusrežiimiga jõuelektroonika rakendustega. Autotööstuses on sageli kasutatav generaator Lundell või Claw-pole generaator, kuna see sobib vajaliku esilekerkiva jõudluse saavutamiseks. Jõuelektroonika kasutamine suurendab selle generaatori välja- ja armatuuriomadusi. Neid generaatoreid kasutatakse autodes mootorite töötamise ajal akude ja elektrisüsteemi toitmiseks. Autode vahelduvvoolugeneraatorid vajavad toiteelektroonikat pinge regulaator konstantse pinge tekitamiseks aku klemmides väikese väljavoolu moduleerimise teel.

Lõigatud vaade Lundelli generaatorile

2. Lülitatud režiimiga toiteallikas (SMPS)

SMPS-i kontseptsioon põhineb jõuelektroonikaseadmetel, näiteks pooljuhtseadmetel, mis töötavad nullpinge olekus ja väljalülitatud olekus, millel on selles olekus nullvool teoreetiliselt 100% -lise efektiivsusega. Nende pooljuhtseadmete sisse- ja väljalülitamiseks impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) tehnika kasutatakse. Kõrgsageduslikuks ümberlülitamiseks kasutatakse vähem mahukaid ja väikesemõõdulisi jõuelektroonika muundureid, kuna need lülitid on võimelised töötama kõrgete lülitussageduste all.

SMPS

SMPS-rakendused jõuülekandesüsteemis

HEV-de, elektrisõidukite ja ICE jõuülekandesüsteemid vajavad järgmisi SMPS-konditsioneere, näiteks:

Regeneratiivpidurdus (AC / DC)
Pardal olev laadija (AC / DC)
Kahe patareiga süsteem (DC / DC)
Veomootor (alalis- / vahelduvvool)

3. Alalisvoolu alalisvoolu muundurid

Saadaval on erinevad alalisvoolu muundurite topoloogiad, mida saab vastavalt nõuetele kasutada. Need topoloogiad liigitatakse isoleeritud ja isoleerimata topoloogiateks, mis on kasutusel jõuülekandesüsteemides. Jõuelektroonika rakendamine lülitamisel on toonud pehme lülitamise kontseptsiooni, kus lülitid on LLC või resonantsrežiimi abil madalal pingel. Need pehme lülitiga, väga töökindlad ja pika elueaga muundurid on autoelektroonika turul väga kasulikud. On kahesuunalisi muundureid, näiteks 400–12 V elektrisõidukite jaoks ja 48–12 V hübriidsõidukite või sisepõlemismootorite jaoks.

DC-DC muundur

4. Veojõu-inverter (alalis- / vahelduvvoolu)

Elektrimootorid on masinad, mida kasutatakse elektrienergia muundamiseks mehaaniliseks energiaks ja selleks kasutatakse peamiselt alalisvoolumootoreid, kuid alalisvoolumootorite ebausaldusväärsuse tõttu kasutatakse vahelduvvoolumootoreid nende efektiivsuse tõttu. Jõuelektroonika rakendamine vahelduvvoolumootorite kontrollerites on viimase kahe aastakümne jooksul tohutult edenenud. Seega, kui vahelduvvoolumootorid toidavad elektrit, peavad elektrisõidukite või hübriidsõidukite või ICE mootorsõidukite elektriliste ja elektrooniliste süsteemide akudesse salvestatud võimsused vajama toitealektroonika, näiteks alalisvoolu kasutamist vahelduvvoolu muunduritele või elektrilised inverterid .

SPI inverter

5. Pardalaadija (AC / DC)

Autoelektroonikaga sõidukid koosnevad akudest, mida tuleb selle laadimise eesmärgil laadida, vahelduvvoolu toide tuleb muuta alalisvooluks. Me teame, et energiat saab akudesse salvestada ainult alalisvoolu kujul. Selle vahelduvvoolu muundamise alalisvooluks saab teha alalditena nimetatud jõuelektroonika muundurite abil.

Autode akud

“180 V alalisvoolu mootori kiiruse regulaatori vooluahela skeem ”

Jõuelektroonika rakendamine suureneb koos mootorsõidukite elektri- ja elektroonikasüsteemide arenevate tehnoloogiatega, et parandada süsteemi üldist efektiivsust kõrge töötemperatuuriga, suurendada paindlikkust, töökindlust ja vähendada vooluahela üldist suurust. Kui teate jõuelektroonika uusi uuenduslikke rakendusi autoelektroonikas, postitage oma ideed ja kommentaarid allpool olevasse kommentaaride jaotisesse.

Foto autorid: