Применение твердотельных устройств типа диода, с выпрямитель с управлением ilicon (SCR) , тиристоры, тиристоры отключения затвора, TRIAC, транзистор с биполярным соединением (BJT), силовой MOSFET и т. д. для управления и преобразования электроэнергии называется p электроника . Применение силовой электроники в автомобильных приложениях играет важную роль в управлении автомобильной электроникой. Автомобильная электроника включает в себя современное рулевое управление с электроусилителем, главный инвертор HEV, центральное управление кузовом, тормозную систему, управление сиденьем и так далее.

Силовая электроника в автомобильной промышленности

Почему силовая электроника используется в автомобильной промышленности?

В нашей повседневной жизни мы часто наблюдаем тепло, исходящее от двигателя автомобиля после того, как автомобиль проехал определенное расстояние. Это происходит из-за системы силовой передачи автомобильной электроники с двигателем или двигателем внутреннего сгорания или двигателем в качестве одной из подсистем, работающих при высокой температуре, превышающей 125 градусов Цельсия. Применение силовой электроники с такими компонентами, как кремниевая силовые МОП-транзисторы и IGBT, которые используются в качестве силовых электронных переключателей в системе силовой передачи автомобильных электрических и электронных систем для уменьшения габаритов. А также для решения тепловых проблем, в которых используется высокая мощность в диапазоне кВт для повышения топливной эффективности.

Двухканальный МОП-транзистор на основе кремния

“Темы технических семинаров для cse ”

Ограничения могут быть преодолены путем использования широкозонных полупроводников, таких как карбид кремния, с высокой рабочей температурой, что позволяет размещать схему вблизи места с высокой температурой. Его теплопроводность в два или три раза выше, чем у кремния, что устраняет необходимость в больших медных блоках и водяных рубашках. Карбид кремния имеет высокое напряжение пробоя и способен переключаться на высоких частотах с очень меньшими потерями мощности, что делает общий размер схемы очень маленьким.

Чип из карбида кремния

Применение силовой электроники

Приложения силовой электроники распространяются на различные области, такие как аэрокосмическая, автомобильная электрические и электронные системы , коммерческие, промышленные, жилые, телекоммуникационные, транспортные, коммунальные системы и т. д. В случае автомобильной электроники системы, генерируемые электричеством, используются в автомобилях, таких как дорожные транспортные средства, такие как телематика, автомобильные развлекательные системы, автомобильные компьютеры и т. д. Потребность в управлении двигателями автомобилей возникла в автомобильной электронике для надлежащего управления и преобразования.

Компоненты автомобильной электроники

Автомобильная электроника подразделяется на разные типы: электроника двигателя, электроника трансмиссии, электроника шасси, активная безопасность, система помощи водителю, комфорт для пассажиров и развлекательные системы. Для любой системы питания, такой как DC / DC, DC / AC или AC / DC, мощность электронные компоненты требуются контроллеры, драйверы затворов, преобразователи и т. д. Как правило, аналоговые или цифровые контроллеры выбираются на основе требований производителя транспортного средства или источника питания с учетом следующих параметров, включая стоимость, интеграцию, надежность и гибкость.

Применение силовой электроники в автомобильной электронике

Применение силовой электроники в автомобильных электрических и электронных системах включает высоковольтные системы, автомобильную энергетику, импульсные источники питания (SMPS), Преобразователи постоянного тока в постоянный , электрические приводы, тяговый инвертор или преобразователь постоянного тока в переменный, силовой электронный компонент, требования к высокой температуре, применение ИИП в системе силовой передачи и т. д. Например, рассмотрим современный автомобиль, в котором мы можем найти множество силовых электронных компонентов, таких как переключатель зажигания, модуль управления, датчик скорости автомобиля, датчик рулевого управления и другие компоненты, как показано на рисунке выше.

1. Автомобильная энергетика

Применение силовой электроники в автомобильной системе выработки электроэнергии обеспечивает автомобильные генераторы переменного тока с улучшенным КПД и высокой мощностью, наряду с устойчивостью к высоким температурам и высокой удельной мощностью, с разнообразными исследованиями в разработке генераторов переменного тока с приложениями силовой электроники с переключаемым режимом. Часто используемым генератором в автомобильной промышленности является генератор Lundell или генератор переменного тока с когтеточкой, поскольку он подходит для требуемых новых характеристик. Полевые характеристики и характеристики якоря этого генератора увеличены за счет использования силовой электроники. Эти генераторы используются в автомобилях для подачи питания на батареи и электрическую систему при работающем двигателе. Автомобильным генераторам требуется силовая электроника. регулятор напряжения для создания постоянного напряжения на клеммах батареи за счет модуляции небольшого тока возбуждения.

Вырезать вид генератора Lundell

2. Импульсный источник питания (SMPS)

Концепция SMPS основана на устройствах силовой электроники, таких как полупроводниковые устройства, которые работают во включенном состоянии с нулевым напряжением и выключенном состоянии с нулевым током в этом состоянии теоретически со 100% эффективностью. Для включения и выключения этих силовых полупроводниковых приборов метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) используется. Для высокочастотного переключения используются менее громоздкие и малогабаритные преобразователи на основе силовой электроники, поскольку эти переключатели способны работать при высоких частотах переключения.

SMPS

Приложения SMPS в системе силовой передачи

Для систем силовой передачи HEV, электромобилей и ДВС требуются следующие кондиционеры SMPS, такие как:

Рекуперативное торможение (AC / DC)
Бортовое зарядное устройство (AC / DC)
Система с двумя батареями (DC / DC)
Тяговый двигатель (DC / AC)

3. Преобразователи постоянного тока в постоянный.

Доступны различные топологии преобразователей постоянного тока в постоянный, которые можно использовать в зависимости от требований. Эти топологии классифицируются как изолированные и неизолированные топологии, принятые в системах силовых передач. Применение силовой электроники в коммутации привело к появлению концепции мягкого переключения, когда переключатели подвергаются низкой нагрузке с использованием LLC или резонансного режима. Эти высоконадежные преобразователи с плавным переключением и длительным сроком службы очень полезны на рынке автомобильной электроники. Существуют двунаправленные преобразователи, например, с 400 на 12 В для электромобилей и с 48 на 12 В для гибридных электромобилей или двигателей внутреннего сгорания.

Преобразователь постоянного тока в постоянный

4. Инвертор тяги (DC / AC)

Электродвигатели представляют собой машины, используемые для преобразования электрической энергии в механическую, и в основном для этой цели используются двигатели постоянного тока, но из-за ненадежности двигателей постоянного тока используются двигатели переменного тока из-за их эффективности. Применение силовой электроники в контроллерах зданий для двигателей переменного тока за последние два десятилетия значительно продвинулось вперед. Таким образом, для двигателей переменного тока для подачи энергии, энергии, хранящейся в аккумуляторах автомобильных электрических и электронных систем электромобилей, гибридных электромобилей или ДВС, требуется применение силовой электроники, такой как преобразователи постоянного тока в переменный ток или электрические инверторы .

Инвертор SPI

5. Бортовое зарядное устройство (AC / DC)

Транспортные средства с автомобильной электроникой состоят из аккумуляторов, которые необходимо заряжать для этой зарядки, при этом мощность переменного тока должна быть преобразована в постоянный ток. Мы знаем, что энергия может храниться в батареях только в виде постоянного тока. Это преобразование переменного тока в постоянный может быть выполнено с помощью преобразователей силовой электроники, называемых выпрямителями.

Автомобильные аккумуляторы

“используя транзистор в качестве реле ”

Применение силовой электроники расширяется с развитием технологий в автомобильных электрических и электронных системах для повышения общей эффективности системы при высокой рабочей температуре, повышения гибкости, надежности и уменьшения общего размера схемы. Если вы знаете какие-либо новые инновационные применения силовой электроники в автомобильной электронике, то публикуйте свои идеи и комментарии в разделе комментариев ниже.

Фото: