Aplikace polovodičových zařízení, jako je dioda, s iliconem řízený usměrňovač (SCR) , tyristory, hradlové vypínací tyristory, TRIAC, bipolární spojovací tranzistor (BJT), Power MOSFET atd. pro řízení a převod elektrické energie se nazývá p elektronika . Aplikace výkonové elektroniky v automobilových aplikacích hraje hlavní roli v řízení automobilové elektroniky. Automobilová elektronika zahrnuje moderní elektrický posilovač řízení, hlavní střídač HEV, centrální ovládání karoserie, brzdový systém, ovládání sedadel atd.

Výkonová elektronika v automobilových aplikacích

Proč se výkonová elektronika používá v automobilových aplikacích?

V našem každodenním životě často pozorujeme teplo vyzařující z motoru automobilu poté, co bylo auto na určitou vzdálenost odjížděno. To je způsobeno systémem hnacího ústrojí automobilové elektroniky s motorem nebo spalováním nebo motorem jako jedním ze subsystémů pracujících s vysokou teplotou přesahující 125 stupňů Celsia. Aplikace výkonové elektroniky s komponentami jako na bázi křemíku výkonové MOSFETy a IGBT, které se používají jako výkonové elektronické spínače v systému hnacího ústrojí automobilových elektrických a elektronických systémů pro zmenšení celkové velikosti. A také pro řešení tepelných problémů, při nichž se pro zvýšení účinnosti paliva používá vysoký výkon v rozsahu kW.

Dvoukanálový MOSFET na bázi křemíku

“rozdíl mezi synchronním a asynchronním motorem ”

Omezení lze překonat použitím polovodičů s širokopásmovou mezerou, jako je karbid křemíku, s vysokou provozní teplotou, která umožňuje umístění obvodu v blízkosti místa s vysokou teplotou. Má dvakrát nebo třikrát vyšší tepelnou vodivost než křemík, což eliminuje potřebu velkých měděných bloků a vodních plášťů. Karbid křemíku má vysoké průrazné napětí a je schopen spínat při vysokých frekvencích s velmi menší ztrátou energie, což činí celkovou velikost obvodů velmi malou.

Čip z karbidu křemíku

Aplikace výkonové elektroniky

Aplikace výkonové elektroniky jsou rozšířeny do různých oblastí, jako je letectví a kosmonautika, automobilový průmysl elektrické a elektronické systémy , komerční, průmyslové, obytné, telekomunikační, dopravní, užitkové systémy atd. V případě automobilové elektroniky se elektricky generované systémy používají v automobilech, jako jsou silniční vozidla, jako jsou telematika, zábavní systémy ve vozidle, carputery atd. Potřeba ovládat motory automobilů vznikla v automobilové elektronice pro správné ovládání a převod.

Součásti automobilové elektroniky

Automobilová elektronika se dělí na různé typy: elektronika motoru, elektronika převodovky, elektronika podvozku, aktivní bezpečnost, asistence řidiče, pohodlí cestujících a zábavní systémy. Pro jakýkoli napájecí systém, jako je DC / DC nebo DC / AC nebo AC / DC, napájení elektronické komponenty jako řadiče, ovladače brány, převaděče atd. jsou povinné. Obecně se na základě požadavků výrobce vozidla nebo napájecího zdroje volí analogové nebo digitální ovladače tak, aby byly brány v úvahu následující parametry včetně nákladů, integrace, spolehlivosti a flexibility.

Aplikace výkonové elektroniky v automobilové elektronice

Aplikace výkonové elektroniky v automobilových elektrických a elektronických systémech zahrnuje vysokonapěťové systémy, výrobu energie pro automobily, spínaný napájecí zdroj (SMPS), Měniče DC na DC , elektrické pohony, trakční měnič nebo měnič stejnosměrného proudu na střídavý proud, výkonové elektronické součástky, požadavek na vysokou teplotu, aplikace SMPS v systému hnacího ústrojí atd. Uvažujme například o moderním automobilu, ve kterém můžeme najít mnoho výkonných elektronických součástek, jako je spínač zapalování, řídicí modul, snímač rychlosti vozidla, snímač řízení a další součásti, jak je znázorněno na obrázku výše.

1. Výroba energie v automobilovém průmyslu

Aplikace výkonové elektroniky v automobilovém systému výroby elektrické energie poskytuje automobilovým alternátorům zlepšenou účinnost a vysoký výkon, spolu s vysokou odolností vůči vysokým teplotám a vysokou hustotou výkonu s řadou výzkumů v oblasti navrhování alternátorů s aplikacemi výkonové elektroniky v režimu spínání. Často používaným alternátorem v automobilových aplikacích je alternátor Lundell nebo Claw-pole, protože je vhodný pro požadovaný vznikající výkon. Vlastnosti pole a armatury tohoto alternátoru jsou vylepšeny použitím výkonové elektroniky. Tyto alternátory se používají v automobilech k napájení baterií a elektrického systému za chodu motoru. Automobilové alternátory vyžadují výkonovou elektroniku regulátor napětí pro produkci konstantního napětí na svorkách baterie modulací proudu malého pole.

Řez alternátoru Lundell

2. Spínaný napájecí zdroj (SMPS)

Koncept SMPS je založen na výkonových elektronických zařízeních, jako jsou polovodičová zařízení, která pracují v zapnutém stavu, který má nulové napětí a ve vypnutém stavu, který má během tohoto stavu nulový proud, teoreticky se 100% účinností. Pro zapnutí a vypnutí těchto výkonových polovodičových zařízení technika pulzní šířkové modulace (PWM) se používá. Pro vysokofrekvenční spínání se používají převaděče založené na méně objemných a malých výkonových elektronikách, protože tyto spínače jsou schopné pracovat při vysokých spínacích frekvencích.

“jak postavit usměrňovač ”

SMPS

Aplikace SMPS v systému hnacího ústrojí

Systémy hnacího ústrojí HEV, elektrických vozidel a ICE vyžadují následující kondicionéry SMPS, jako například:

Rekuperační brzdění (AC / DC)
Integrovaná nabíječka (AC / DC)
Systém se dvěma bateriemi (DC / DC)
Trakční motor (DC / AC)

3. Měniče DC na DC

K dispozici jsou různé topologie převodníků DC na DC, které lze použít na základě požadavků. Tyto topologie jsou klasifikovány jako izolované a neizolované topologie, které jsou použity v systémech hnacího ústrojí. Aplikace výkonové elektroniky při přepínání přinesla koncept měkkého přepínání, kdy jsou spínače vystaveny nízkému namáhání pomocí LLC nebo rezonančního režimu. Tyto vysoce spolehlivé měniče s dlouhou životností a měkkým přepínáním jsou velmi užitečné na trhu s elektronikou pro automobily. K dispozici jsou obousměrné převodníky, například 400 až 12 V pro elektrická vozidla a 48 až 12 V pro hybridní elektrická vozidla nebo spalovací motory.

Měnič DC-DC

4. Trakční měnič (DC / AC)

Elektrické motory jsou stroje používané k přeměně elektrické energie na mechanickou energii a pro tento účel se používají primárně stejnosměrné motory, ale kvůli nespolehlivosti stejnosměrných motorů se používají střídavé motory z důvodu jejich účinnosti. Aplikace výkonové elektroniky v řadičích budov pro střídavé motory má za poslední dvě desetiletí obrovský pokrok. Pro napájení střídavých motorů tedy vyžaduje energie uložená v bateriích elektrických a elektronických systémů automobilů nebo hybridních elektrických vozidel nebo ICE použití výkonové elektroniky, jako jsou měniče stejnosměrného proudu na střídavý proud nebo elektrické střídače .

SPI střídač

5. Integrovaná nabíječka (AC / DC)

Vozidla s automobilovou elektronikou se skládají z baterií, které je třeba pro tento účel nabíjení nabít, napájecí zdroj střídavého proudu je třeba převést na stejnosměrný proud. Víme, že energii lze v bateriích ukládat pouze ve formě stejnosměrného proudu. Tuto konverzi střídavého proudu na stejnosměrný lze provést aplikací výkonových elektronických převodníků nazývaných usměrňovače.

Automobilové baterie

Aplikace výkonové elektroniky roste s postupujícími technologiemi v automobilových elektrických a elektronických systémech, které zlepšují celkovou účinnost systému s vysokou provozní teplotou, zvyšují flexibilitu, spolehlivost a snižují celkovou velikost obvodů. Pokud znáte nějaké nové inovativní aplikace výkonové elektroniky v automobilové elektronice, zveřejněte své nápady a komentáře v sekci komentářů níže.

Fotografické kredity: