Uporaba polprevodniških naprav, kot so diode, s ilikonski usmernik (SCR) , tiristorji, tiristorji za izklop vrat, TRIAC, bipolarni križni tranzistor (BJT), Power MOSFET in tako naprej za nadzor in pretvorbo električne energije se imenuje p lastna elektronika . Uporaba močnostne elektronike v avtomobilskih aplikacijah igra glavno vlogo pri nadzoru avtomobilske elektronike. Avtomobilska elektronika vključuje sodoben električni servo volan, glavni pretvornik HEV, centralno krmiljenje karoserije, zavorni sistem, nadzor sedežev itd.

Močnostna elektronika v avtomobilski industriji

Zakaj se močna elektronika uporablja v avtomobilski industriji?

V vsakdanjem življenju pogosto opazimo toploto, ki jo oddaja avtomobilski motor, potem ko je bil avtomobil zapeljan na določeno razdaljo. To je posledica pogonskega sistema avtomobilske elektronike z motorjem ali notranjim zgorevanjem ali motorjem kot enim od podsistemov, ki deluje z visoko temperaturo nad 125 stopinj Celzija. Uporaba močnostne elektronike s komponentami, kot je silicij močnostni MOSFET-ji in IGBT, ki se uporabljajo kot elektronska stikala v pogonskem sistemu avtomobilskih električnih in elektronskih sistemov za zmanjšanje celotne velikosti. In tudi za obvladovanje toplotnih težav, pri katerih se za izboljšanje izkoristka goriva uporablja velika moč kW.

Dvokanalni MOSFET na osnovi silicija

“12 -voltna shema krmiljenja hitrosti motorja ”

Omejitve je mogoče premagati z uporabo širokopasovnih polprevodnikov, kot je silicijev karbid, z visoko delovno temperaturo, ki omogoča postavitev vezja blizu mesta z visoko temperaturo. Ima dva- ali trikrat višjo toplotno prevodnost kot silicij, kar bo odpravilo potrebe po velikih bakrenih blokih in vodnih plaščih. Silicijev karbid ima visoko napetost razgradnje in lahko preklaplja pri visokih frekvencah z zelo manjšo izgubo moči, zaradi česar je celotna velikost vezja zelo majhna.

Čip iz silicijevega karbida

Uporaba močnostne elektronike

Uporaba močnostne elektronike se razširijo na različna področja, kot so vesoljska in avtomobilska industrija električni in elektronski sistemi , komercialni, industrijski, stanovanjski, telekomunikacijski, transportni, komunalni sistemi itd. V primeru avtomobilske elektronike se električno generirani sistemi uporabljajo v avtomobilih, kot so cestna vozila, kot so telematika, zabaviščni sistemi v avtomobilih, carputerji itd. Potreba po nadzoru avtomobilskih motorjev je nastala v avtomobilski elektroniki za pravilno krmiljenje in pretvorbo.

Komponente avtomobilske elektronike

Avtomobilsko elektroniko razvrščamo v različne vrste: elektronika motorja, elektronika menjalnika, elektronika podvozja, aktivna varnost, pomoč vozniku, udobje potnikov in zabavni sistemi. Za kateri koli sistem napajanja, kot je DC / DC ali DC / AC ali AC / DC, je moč elektronske komponente kot so krmilniki, gonilniki vrat, pretvorniki itd. Na splošno se na podlagi zahtev proizvajalca vozila ali napajanja analogni ali digitalni krmilniki izberejo tako, da se upoštevajo naslednji parametri, vključno s stroški, integracijo, zanesljivostjo in prilagodljivostjo.

Uporaba močnostne elektronike v avtomobilski elektroniki

Uporaba močnostne elektronike v avtomobilskih električnih in elektronskih sistemih vključuje visokonapetostne sisteme, avtomobilsko proizvodnjo električne energije, napajalno stikalo (SMPS), Pretvorniki v enosmerni v enosmerni tok , električni pogoni, pretvornik vlečnega pogona ali pretvornik za izmenični tok v izmenični tok, elektronska komponenta moči, zahteve po visokih temperaturah, uporaba SMPS v sistemu pogonskih sklopov itd. Na primer, razmislite o sodobnem avtomobilu, v katerem lahko najdemo številne elektronske komponente moči, kot so stikalo za vžig, krmilni modul, senzor hitrosti vozila, senzor krmiljenja in druge komponente, kot je prikazano na zgornji sliki.

1. Avtomobilska proizvodnja električne energije

Uporaba močnostne elektronike v avtomobilskem sistemu za proizvodnjo električne energije zagotavlja avtomobilskim alternatorjem izboljšan izkoristek in veliko moč, skupaj z visoko temperaturno vzdržljivo zmogljivostjo in gostoto velike moči z različnimi raziskavami pri načrtovanju alternatorjev z vklopljenim načinom uporabe močnostne elektronike. Pogosto uporabljen alternator v avtomobilski industriji je alternator Lundell ali Claw-pole, saj je primeren za zahtevane nove zmogljivosti. Karakteristike polja in armature tega alternatorja so izboljšane z uporabo močnostne elektronike. Ti alternatorji se uporabljajo v avtomobilih za napajanje baterij in električnega sistema med delovanjem motorja. Za avtomobilske alternatorje je potrebna elektronska elektronika regulator napetosti za proizvajanje konstantne napetosti na sponkah akumulatorja z moduliranjem majhnega poljskega toka.

Pogled na alternator Lundell

2. Napajalnik s preklopnim načinom (SMPS)

Koncept SMPS temelji na napravah močnostne elektronike, kot so polprevodniške naprave, ki delujejo v vklopljenem stanju, ki nima nič napetosti, in izklopljenem stanju, ki ima v tem stanju nič teoretično s 100-odstotno učinkovitostjo. Za vklop in izklop teh močnostnih polprevodniških naprav tehnika modulacije impulzne širine (PWM) se uporablja. Manj obsežni in majhni pretvorniki močnostne elektronike se uporabljajo za visokofrekvenčno preklapljanje, saj ta stikala lahko delujejo pod visokimi preklopnimi frekvencami.

SMPS

Aplikacije SMPS v sistemu pogonskih sklopov

Sistemi pogonskih sistemov HEV, električnih vozil in ICE potrebujejo naslednje naprave SMPS, kot so:

Regenerativno zaviranje (AC / DC)
Vgrajeni polnilnik (AC / DC)
Sistem z dvema baterijama (DC / DC)
Vlečni motor (DC / AC)

3. Pretvorniki v enosmerni v enosmerni tok

Na voljo so različne topologije pretvornikov enosmernega v enosmerni tok, ki jih je mogoče uporabiti glede na zahteve. Te topologije so razvrščene kot izolirane in neizolirane topologije, ki so sprejete v sistemih pogonskih sistemov. Uporaba močnostne elektronike pri preklapljanju je prinesla koncept mehkega preklapljanja, pri katerem so stikala izpostavljena nizkim napetostim z uporabo LLC ali resonančnega načina. Ti zelo zanesljivi pretvorniki z mehkim preklapljanjem so zelo uporabni na trgu avtomobilske elektronike. Obstajajo dvosmerni pretvorniki, kot so 400 na 12 V za električna vozila in 48 do 12 V za hibridna električna vozila ali motor z notranjim zgorevanjem.

Pretvornik DC-DC

4. Pretvornik vleke (DC / AC)

Elektromotorji so stroji za pretvorbo električne energije v mehansko energijo in v ta namen se uporabljajo predvsem enosmerni motorji, vendar se zaradi nezanesljivosti enosmernih motorjev zaradi njihove učinkovitosti uporabljajo enosmerni motorji. Uporaba močnostne elektronike pri gradnji krmilnikov za izmenične motorje je v zadnjih dveh desetletjih izjemno napredovala. Tako za izmenične motorje za napajanje moč, shranjena v baterijah avtomobilskih električnih in elektronskih sistemov električnih vozil ali hibridnih električnih vozil ali ICE, zahteva uporabo močnostne elektronike, kot so pretvorniki enosmernega v izmenični tok ali električni pretvorniki .

SPI pretvornik

“Diagram regulatorja usmernika 12v motorno kolo ”

5. Vgrajeni polnilnik (AC / DC)

Vozila z avtomobilsko elektroniko so sestavljena iz baterij, ki jih je treba za to polniti, napajalnik pa mora biti pretvorjen v enosmerni tok. Vemo, da je moč v baterijah lahko shranjena samo v obliki enosmernega toka. To pretvorbo izmeničnega v enosmerni tok lahko izvedemo z uporabo pretvornikov močnostne elektronike, imenovanih usmerniki.

Avtomobilske baterije

Uporaba močnostne elektronike se povečuje z naprednimi tehnologijami v avtomobilskih električnih in elektronskih sistemih za izboljšanje splošne učinkovitosti sistema z visoko delovno temperaturo, povečanje prožnosti, zanesljivosti in zmanjšanje celotne velikosti vezja. Če poznate kakšno novo inovativno uporabo močnostne elektronike v avtomobilski elektroniki, objavite svoje ideje in komentarje v spodnjem oddelku za komentarje.

Zasluge za fotografije: