Aplicació de dispositius d'estat sòlid com el díode, s rectificador controlat per ilicon (SCR) , tiristors, tiristors de tancament de porta, TRIAC, transistor de connexió bipolar (BJT), Power MOSFET i així successivament per al control i la conversió de l'energia elèctrica es diu p ower electrònica . L'aplicació de l'electrònica de potència en aplicacions d'automoció té un paper important en el control de l'electrònica d'automoció. L’electrònica automotriu inclou la direcció assistida elèctrica moderna, l’inversor principal HEV, el control central del cos, el sistema de frenada, el control del seient, etc.

Electrònica de potència en aplicacions automotrius

Per què s’utilitzen l’electrònica de potència en aplicacions automotrius?

En el nostre dia a dia, observem freqüentment la calor que irradia del motor del cotxe després que el cotxe hagi estat conduït durant una certa distància. Això es deu al sistema de tren de potència de l'electrònica d'automoció amb un motor o una combustió interna o un motor com un dels subsistemes que funcionen amb temperatures elevades superiors als 125 graus centígrads. Aplicació d’electrònica de potència amb components com ara a base de silici MOSFET d'alimentació i IGBT que s’utilitzen com a interruptors electrònics de potència en el sistema de tren de potència dels sistemes elèctrics i electrònics d’automoció per reduir la mida global. I també per gestionar problemes tèrmics en què s’utilitza una gamma de potència elevada de kW per millorar l’eficiència del combustible.

MOSFET de doble canal basat en silici

“Esquema de bobinats del motor trifàsic ”

Les limitacions es poden superar mitjançant l’ús de semiconductors de banda ampla com el carbur de silici amb una temperatura de funcionament elevada que permet situar el circuit a prop d’una ubicació a alta temperatura. Té una conductivitat tèrmica dues o tres vegades superior a la del silici, cosa que eliminarà la necessitat de grans blocs de coure i jaquetes d’aigua. El carbur de silici té un voltatge de ruptura elevat i és capaç de canviar a altes freqüències amb una pèrdua de potència molt menor, cosa que fa que la mida global dels circuits sigui molt petita.

Xip de carbur de silici

Aplicació de l'electrònica de potència

Aplicacions d’electrònica de potència s’estenen a diversos camps com l’aeroespacial i l’automoció sistemes elèctrics i electrònics , comercials, industrials, residencials, de telecomunicacions, de transport, de serveis públics, etc. En el cas de l'electrònica per a automoció, els sistemes generats elèctricament s'utilitzen en automòbils com ara vehicles de carretera com telemàtics, sistemes d'entreteniment al cotxe, carputers, etc. La necessitat de controlar motors d'automòbils es va originar en l'electrònica d'automoció per a un control i conversió adequats.

Components electrònics per a automoció

L’electrònica automotriu es classifica en diferents tipus: electrònica del motor, electrònica de transmissió, electrònica del xassís, seguretat activa, assistència del conductor, comoditat dels passatgers i sistemes d’entreteniment. Per a qualsevol sistema d'alimentació com DC / DC o DC / AC o AC / DC, l'alimentació Components electrònics com ara controladors, controladors de portes, convertidors, etc. Generalment, en funció dels requisits del fabricant del vehicle o de la font d'alimentació, s'escullen els controladors analògics o digitals de manera que es tinguin en compte els paràmetres següents, inclosos el cost, la integració, la fiabilitat i la flexibilitat.

Aplicació d’electrònica de potència en electrònica automotriu

Les aplicacions de l’electrònica de potència en sistemes elèctrics i electrònics d’automoció inclouen sistemes d’alta tensió, generació d’energia automotriu, font d’alimentació en mode commutat (SMPS), Convertidors de CC a CC , accionaments elèctrics, inversor de tracció o convertidor de CC a CA, component electrònic de potència, requisit d’alta temperatura, aplicació de SMPS al sistema de tren de potència, etc. Per exemple, tingueu en compte un cotxe modern, en el qual podem trobar molts components electrònics de potència, com ara interruptor d’encesa, mòdul de control, sensor de velocitat del vehicle, sensor de direcció i altres components, tal com es mostra a la figura anterior.

1. Generació d'energia automotriu

L'aplicació de l'electrònica de potència en el sistema de generació d'energia automotriu proporciona als alternadors d'automoció una eficiència millorada i una potència elevada, juntament amb una capacitat de resistència a alta temperatura i una alta densitat de potència, amb diverses investigacions en el disseny d'alternadors amb aplicacions d'electrònica de potència en mode commutat. L'alternador utilitzat amb freqüència en aplicacions d'automoció és l'alternador Lundell o Claw-pole, ja que és adequat per al rendiment emergent requerit. Les característiques de camp i armadura d’aquest alternador es veuen millorades per l’ús d’electrònica de potència. Aquests alternadors s’utilitzen en automòbils per subministrar energia a les bateries i al sistema elèctric mentre el motor funciona. Els alternadors automobilístics requereixen una electrònica de potència regulador de voltatge per produir una tensió constant als terminals de la bateria modulant el corrent de camp petit.

Vista tallada de Lundell Alternator

2. Font d'alimentació en mode commutat (SMPS)

El concepte SMPS es basa en dispositius d’electrònica de potència, com ara dispositius semiconductors, que funcionen en un estat d’encesa que té zero voltatge i en un estat apagat que té zero corrent durant aquest estat teòricament amb una eficiència del 100%. Per activar i apagar aquests dispositius semiconductors de potència tècnica de modulació d'ample de pols (PWM) s'utilitza. Per a la commutació d'alta freqüència s'utilitzen convertidors basats en electrònica de potència menys voluminosa i de mida petita, ja que aquests commutadors són capaços de funcionar a altes freqüències de commutació.

SMPS

Aplicacions SMPS al sistema Power Train

Els sistemes de tren de potència dels vehicles elèctrics, vehicles elèctrics i ICE necessiten els condicionadors SMPS següents, com ara:

Frenat regeneratiu (AC / DC)
Carregador integrat (AC / DC)
Sistema de bateria dual (CC / CC)
Motor de tracció (CC / CA)

3. Convertidors de CC a CC

Hi ha diferents topologies de convertidors de CC a CC disponibles que es poden utilitzar en funció dels requisits. Aquestes topologies es classifiquen com a topologies aïllades i no aïllades que s’adopten en sistemes de trens de potència. L'aplicació de l'electrònica de potència en la commutació ha comportat un concepte de commutació suau en què els commutadors estan sotmesos a baixes tensions mitjançant un mode LLC o ressonant. Aquests convertidors de commutació suau, altament fiables i de llarga durada són molt útils al mercat de l'electrònica per a automoció. Hi ha convertidors bidireccionals com 400 a 12V per a vehicles elèctrics i 48 a 12V per a vehicles elèctrics híbrids o motors de combustió interna.

Convertidor CC-CC

“carregador de bateries de ions li diy ”

4. Inversor de tracció (CC / CA)

Motors elèctrics són màquines que s’utilitzen per convertir l’energia elèctrica en energia mecànica i s’utilitzen principalment motors de corrent continu per a aquest propòsit, però a causa de la poca fiabilitat dels motors de corrent continu, s’utilitzen motors de corrent altern per la seva eficiència. L'aplicació de l'electrònica de potència en els controladors d'edificis per a motors de corrent continu ha avançat enormement en les darreres dues dècades. Per tant, per als motors de corrent altern que subministren energia, la potència emmagatzemada a les bateries dels sistemes elèctrics i electrònics d’automoció de vehicles elèctrics o vehicles elèctrics híbrids o ICE requereixen l’aplicació d’electrònics de potència com ara convertidors de CC a CA inversors elèctrics .

Inversor SPI

5. Carregador integrat (AC / DC)

Els vehicles amb electrònica per a automoció consisteixen en bateries que s’han de carregar per aquest propòsit de càrrega; el subministrament de corrent altern s’ha de convertir en corrent continu. Sabem que l’energia només es pot emmagatzemar en bateries en forma de corrent continu. Aquesta conversió de CA a CC es pot fer mitjançant l’aplicació de convertidors d’electrònica de potència anomenats rectificadors.

Bateries per a automoció

L'aplicació de l'electrònica de potència augmenta amb les tecnologies avançades en sistemes elèctrics i electrònics d'automoció per millorar l'eficiència general del sistema amb una temperatura de funcionament elevada, augmentant la flexibilitat, la fiabilitat i reduint la mida general dels circuits. Si coneixeu noves aplicacions innovadores de l'electrònica de potència en electrònica per a automoció, publiqueu les vostres idees i comentaris a la secció de comentaris següent.

Crèdits fotogràfics: