Aplikácia polovodičových zariadení ako je dióda, s ilicon-riadený usmerňovač (SCR) , tyristory, tyristory na vypínanie hradiel, TRIAC, bipolárny križovatkový tranzistor (BJT), výkonový MOSFET atď. na riadenie a premenu elektrickej energie sa nazýva p ower elektronika . Aplikácia výkonovej elektroniky v automobilových aplikáciách hrá hlavnú úlohu pri ovládaní automobilovej elektroniky. Medzi automobilovú elektroniku patrí moderný elektrický posilňovač riadenia, hlavný striedač HEV, centrálne ovládanie karosérie, brzdový systém, ovládanie sedadla atď.

Výkonová elektronika v automobilových aplikáciách

Prečo sa výkonová elektronika používa v automobilových aplikáciách?

V našom každodennom živote často pozorujeme teplo sálajúce z motora automobilu po tom, čo sme s autom jazdili na určitú vzdialenosť. Môže za to systém hnacej sústavy automobilovej elektroniky s motorom alebo spaľovaním alebo motorom ako jedným zo subsystémov pracujúcich s vysokou teplotou vyššou ako 125 stupňov Celzia. Aplikácia výkonovej elektroniky na komponenty ako napríklad na báze kremíka výkonové MOSFETy a IGBT, ktoré sa používajú ako výkonové elektronické spínače v systéme hnacej sústavy automobilových elektrických a elektronických systémov na zmenšenie celkovej veľkosti. A tiež na riešenie tepelných problémov, pri ktorých sa na zvýšenie palivovej účinnosti používa vysoký výkon v rozmedzí kW.

Dvojkanálový MOSFET na báze kremíka

“ako riešiť problémy s elektrickým obvodom ”

Obmedzenia možno prekonať použitím polovodičov so širokopásmovou medzerou, ako je karbid kremíka, s vysokou prevádzkovou teplotou, ktorá umožňuje umiestniť obvod do blízkosti miesta s vysokou teplotou. Má dvakrát až trikrát vyššiu tepelnú vodivosť ako kremík, čo eliminuje potrebu veľkých medených blokov a vodných plášťov. Karbid kremíka má vysoké prierazné napätie a je schopný prepínať pri vysokých frekvenciách s veľmi menšími stratami výkonu, čo robí celkovú veľkosť obvodov veľmi malou.

Čip z karbidu kremíka

Aplikácia výkonovej elektroniky

Aplikácie výkonovej elektroniky sú rozšírené do rôznych oblastí, ako je letecký a kozmický priemysel, automobilový priemysel elektrické a elektronické systémy , komerčné, priemyselné, bytové, telekomunikačné, dopravné, inžinierske systémy atď. V prípade automobilovej elektroniky sa elektricky generované systémy používajú v automobiloch, ako sú cestné vozidlá, ako sú telematické systémy, zábavné systémy v automobile, carputery atď. Potreba riadenia motorov automobilov vznikla v automobilovej elektronike pre správne riadenie a konverziu.

Súčasti automobilovej elektroniky

Automobilová elektronika sa delí na rôzne typy: elektronika motora, elektronika prevodovky, elektronika podvozku, aktívna bezpečnosť, asistencia vodiča, systémy pohodlia cestujúcich a zábava. Pre akýkoľvek systém napájania, napríklad DC / DC alebo DC / AC alebo AC / DC, napájanie elektronické komponenty napríklad ovládače, ovládače brány, prevodníky atď. Všeobecne sa na základe požiadaviek výrobcu vozidla alebo napájacieho zdroja volia analógové alebo digitálne ovládače tak, aby sa zohľadnili nasledujúce parametre vrátane nákladov, integrácie, spoľahlivosti a flexibility.

Aplikácia výkonovej elektroniky v automobilovej elektronike

Aplikácie výkonovej elektroniky v automobilových elektrických a elektronických systémoch zahŕňajú vysokonapäťové systémy, výrobu energie pre automobily, spínaný napájací zdroj (SMPS), Prevodníky DC na DC , elektrické pohony, trakčný menič alebo prevodník jednosmerného prúdu na striedavý prúd, výkonové elektronické súčiastky, vysoké požiadavky na teplotu, použitie SMPS v systéme hnacej sústavy atď. Napríklad uvažujme o modernom automobile, v ktorom nájdeme veľa výkonových elektronických komponentov, ako je spínač zapaľovania, riadiaci modul, snímač rýchlosti vozidla, snímač riadenia a ďalšie komponenty, ako je to znázornené na obrázku vyššie.

1. Výroba energie v automobilovom priemysle

Aplikácia výkonovej elektroniky v automobilovom systéme na výrobu energie poskytuje automobilovým alternátorom vylepšenú účinnosť a vysoký výkon, spolu s odolnosťou voči vysokej teplote a vysokou hustotou výkonu, s rôznymi výskumami v oblasti navrhovania alternátorov s výkonovými elektronikami s prepínaním. Často používaným alternátorom v automobilových aplikáciách je alternátor Lundell alebo Claw-pole alternátor, pretože je vhodný pre požadovaný vznikajúci výkon. Charakteristiky poľa a kotvy tohto alternátora sú vylepšené použitím výkonovej elektroniky. Tieto alternátory sa používajú v automobiloch na napájanie batérií a elektrického systému za chodu motora. Automobilové alternátory vyžadujú výkonovú elektroniku regulátor napätia na vytváranie konštantného napätia na svorkách batérie moduláciou prúdu malého poľa.

“ako urobiť rušičku ”

Pohľad na alternátor Lundell

2. Spínaný zdroj napájania (SMPS)

Koncept SMPS je založený na výkonových elektronických zariadeniach, ako sú polovodičové zariadenia, ktoré pracujú v zapnutom stave, ktorý má nulové napätie a vypnutom stave, ktorý má v tomto stave nulový prúd teoreticky so 100% účinnosťou. Na zapnutie a vypnutie týchto výkonových polovodičových zariadení technika šírkovej impulznej modulácie (PWM) sa používa. Na vysokofrekvenčné spínanie sa používajú meniče menšej veľkosti a malé výkonové elektroniky, ktoré sú schopné pracovať pri vysokých spínacích frekvenciách.

SMPS

Aplikácie SMPS v systéme hnacej sústavy

Systémy hnacích sústav HEV, elektrických vozidiel a ICE potrebujú nasledujúce kondicionéry SMPS, ako napríklad:

Rekuperačné brzdenie (AC / DC)
Integrovaná nabíjačka (AC / DC)
Systém dvoch batérií (DC / DC)
Trakčný motor (DC / AC)

3. Prevodníky DC na DC

K dispozícii sú rôzne topológie DC na DC prevodníka, ktoré je možné použiť na základe požiadaviek. Tieto topológie sú klasifikované ako izolované a neizolované topológie, ktoré sa používajú v systémoch hnacích sústav. Aplikácia výkonovej elektroniky pri spínaní priniesla koncept mäkkého spínania, pri ktorom sú spínače vystavené nízkemu namáhaniu pomocou LLC alebo rezonančného režimu. Tieto vysoko spoľahlivé prevodníky s dlhou životnosťou s mäkkým spínaním sú veľmi užitočné na trhu s elektronikou pre automobily. Existujú obojsmerné prevodníky, napríklad 400 až 12V pre elektrické vozidlá a 48 až 12V pre hybridné elektrické vozidlá alebo spaľovacie motory.

Prevodník DC-DC

4. Trakčný invertor (DC / AC)

Elektrické motory sú stroje používané na premenu elektrickej energie na mechanickú energiu a na tento účel sa používajú predovšetkým jednosmerné motory, ale kvôli nespoľahlivosti jednosmerných motorov sa kvôli ich účinnosti používajú striedavé motory. Aplikácia výkonovej elektroniky v regulátoroch budov na striedavé motory má za posledné dve desaťročia obrovský pokrok. Pre napájanie striedavých motorov teda energia uložená v batériách automobilových elektrických a elektronických systémov elektrických vozidiel alebo hybridných elektrických vozidiel alebo ICE vyžaduje použitie výkonovej elektroniky, ako sú meniče jednosmerného prúdu na striedavý prúd alebo elektrické invertory .

Invertor SPI

5. Palubná nabíjačka (AC / DC)

Vozidlá s automobilovou elektronikou pozostávajú z batérií, ktoré je potrebné na tento účel nabíjania nabiť, napájací zdroj striedavého prúdu sa musí previesť na jednosmerný prúd. Vieme, že energiu je možné akumulovať v batériách iba vo forme jednosmerného prúdu. Túto premenu striedavého prúdu na jednosmerný je možné vykonať použitím výkonových elektronických prevodníkov nazývaných usmerňovače.

Automobilové batérie

Aplikácia výkonovej elektroniky rastie s postupujúcimi technológiami v automobilových elektrických a elektronických systémoch na zlepšenie celkovej účinnosti systému s vysokou prevádzkovou teplotou, zvýšenie flexibility, spoľahlivosti a na zníženie celkovej veľkosti obvodov. Ak poznáte nejaké nové inovatívne aplikácie výkonovej elektroniky v automobilovej elektronike, uverejnite svoje nápady a komentáre v sekcii komentárov nižšie.

Fotografické úvery: