Anwendung von Festkörpergeräten wie Dioden, s ilicon-gesteuerter Gleichrichter (SCR) , Thyristoren, Gate-Ausschaltthyristoren, TRIAC, Bipolartransistor (BJT), Leistungs-MOSFET usw. zur Steuerung und Umwandlung elektrischer Leistung werden als p bezeichnet untere Elektronik . Die Anwendung der Leistungselektronik in Automobilanwendungen spielt eine wichtige Rolle bei der Steuerung der Automobilelektronik. Die Automobilelektronik umfasst eine moderne elektrische Servolenkung, einen HEV-Hauptwechselrichter, eine zentrale Karosseriesteuerung, ein Bremssystem, eine Sitzsteuerung usw.

Leistungselektronik in Automobilanwendungen

Warum wird Leistungselektronik in Automobilanwendungen eingesetzt?

In unserem täglichen Leben beobachten wir häufig die Wärme, die vom Automotor ausgeht, nachdem das Auto eine bestimmte Strecke gefahren wurde. Dies ist auf ein Antriebsstrangsystem der Automobilelektronik mit einem Motor oder einer Verbrennung oder einem Motor als einem der Teilsysteme zurückzuführen, die mit einer hohen Temperatur von mehr als 125 Grad Celsius arbeiten. Anwendung der Leistungselektronik mit Komponenten wie Silizium Leistungs-MOSFETs und IGBTs, die als leistungselektronische Schalter im Antriebsstrangsystem von elektrischen und elektronischen Kraftfahrzeugsystemen zur Verringerung der Gesamtgröße verwendet werden. Und auch zur Bewältigung thermischer Probleme, bei denen ein hoher kW-Leistungsbereich zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eingesetzt wird.

Zweikanal-MOSFET auf Siliziumbasis

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Einschränkungen können überwunden werden, indem Halbleiter mit breiter Bandlücke wie Siliziumkarbid mit einer hohen Betriebstemperatur verwendet werden, die es ermöglicht, die Schaltung in der Nähe eines Hochtemperaturorts zu platzieren. Es hat eine zwei- oder dreimal höhere Wärmeleitfähigkeit als Silizium, wodurch große Kupferblöcke und Wassermäntel überflüssig werden. Siliziumkarbid hat eine hohe Durchbruchspannung und kann bei hohen Frequenzen mit sehr geringem Leistungsverlust schalten, was die Gesamtgröße der Schaltung sehr klein macht.

Siliziumkarbid-Chip

Anwendung der Leistungselektronik

Leistungselektronische Anwendungen werden auf verschiedene Bereiche wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie ausgedehnt elektrische und elektronische Systeme , gewerbliche, industrielle, private, Telekommunikations-, Transport-, Versorgungssysteme usw. Im Falle der Automobilelektronik werden die elektrisch erzeugten Systeme in Automobilen wie Straßenfahrzeugen wie Telematik, Unterhaltungssystemen im Auto, Carputern usw. verwendet. Die Notwendigkeit, Motoren von Kraftfahrzeugen zu steuern, entstand in der Automobilelektronik für eine ordnungsgemäße Steuerung und Umrüstung.

Komponenten der Automobilelektronik

Automobilelektronik wird in verschiedene Typen eingeteilt: Motorelektronik, Getriebeelektronik, Fahrwerkselektronik, aktive Sicherheit, Fahrerassistenz, Fahrgastkomfort und Unterhaltungssysteme. Für jedes Stromversorgungssystem wie DC / DC oder DC / AC oder AC / DC ist die Leistung elektronische Bauteile wie Controller, Gate-Treiber, Konverter und so weiter sind erforderlich. Im Allgemeinen werden die analogen oder digitalen Steuerungen basierend auf den Anforderungen des Fahrzeug- oder Netzteilherstellers so ausgewählt, dass die folgenden Parameter einschließlich Kosten, Integration, Zuverlässigkeit und Flexibilität berücksichtigt werden.

Leistungselektronik-Anwendung in der Automobilelektronik

Anwendungen der Leistungselektronik in elektrischen und elektronischen Kraftfahrzeugsystemen umfassen Hochspannungssysteme, Kraftwerkserzeugung für Kraftfahrzeuge, Schaltnetzteil (SMPS), DC / DC-Wandler , elektrische Antriebe, Traktionswechselrichter oder DC / AC-Wandler, leistungselektronische Komponente, Hochtemperaturanforderung, Anwendung von SMPS in Antriebsstrangsystemen und so weiter. Stellen Sie sich zum Beispiel ein modernes Auto vor, in dem wir viele leistungselektronische Komponenten wie Zündschalter, Steuermodul, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, Lenksensor und andere Komponenten finden, wie in der obigen Abbildung gezeigt.

1. Kfz-Stromerzeugung

Die Anwendung der Leistungselektronik in dem Kraftwerkserzeugungssystem für Kraftfahrzeuge bietet Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge einen verbesserten Wirkungsgrad und eine hohe Leistung sowie eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe Leistungsdichte mit einer Vielzahl von Forschungsarbeiten zum Entwurf von Lichtmaschinen mit Leistungselektronikanwendungen im Schaltmodus. Der in Automobilanwendungen häufig verwendete Generator ist der Lundell- oder Klauenpolgenerator, da er für die erforderliche aufkommende Leistung geeignet ist. Die Feld- und Ankereigenschaften dieser Lichtmaschine werden durch die Verwendung von Leistungselektronik verbessert. Diese Lichtmaschinen werden in Kraftfahrzeugen verwendet, um die Batterien und das elektrische System bei laufendem Motor mit Strom zu versorgen. Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge benötigen eine Leistungselektronik Spannungsregler zur Erzeugung einer konstanten Spannung an den Batterieklemmen durch Modulation des kleinen Feldstroms.

Schnittansicht der Lundell-Lichtmaschine

2. Schaltnetzteil (SMPS)

Das SMPS-Konzept basiert auf Leistungselektronikgeräten wie Halbleiterbauelementen, die in einem Ein-Zustand mit Nullspannung und einem Aus-Zustand mit Nullstrom in diesem Zustand theoretisch mit 100% Wirkungsgrad arbeiten. Zum Ein- und Ausschalten dieser Leistungshalbleiterbauelemente Pulsweitenmodulationstechnik (PWM) wird eingesetzt. Für das Hochfrequenzschalten werden weniger sperrige und kleine Leistungselektronik-basierte Wandler verwendet, da diese Schalter unter hohen Schaltfrequenzen arbeiten können.

SMPS

SMPS-Anwendungen im Antriebsstrangsystem

Die Antriebsstrangsysteme von HEVs, Elektrofahrzeugen und ICE benötigen die folgenden SMPS-Konditionierer wie:

Regeneratives Bremsen (AC / DC)
Bordladegerät (AC / DC)
Doppelbatteriesystem (DC / DC)
Fahrmotor (DC / AC)

3. DC / DC-Wandler

Es stehen verschiedene DC / DC-Wandlertopologien zur Verfügung, die je nach Anforderung verwendet werden können. Diese Topologien werden in isolierte und nicht isolierte Topologien klassifiziert, die in Antriebsstrangsystemen verwendet werden. Die Anwendung der Leistungselektronik beim Schalten hat ein Konzept des Soft-Schaltens hervorgebracht, bei dem die Schalter unter Verwendung eines LLC- oder Resonanzmodus einer geringen Belastung ausgesetzt sind. Diese hochschaltbaren, hochzuverlässigen und langlebigen Wandler sind auf dem Markt für Automobilelektronik sehr nützlich. Es gibt bidirektionale Wandler wie 400 bis 12 V für Elektrofahrzeuge und 48 bis 12 V für Hybrid-Elektrofahrzeuge oder Verbrennungsmotoren.

DC / DC-Wandler

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4. Traktionswechselrichter (DC / AC)

Elektromotoren sind Maschinen, die zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie verwendet werden, und zu diesem Zweck werden hauptsächlich Gleichstrommotoren verwendet. Aufgrund der Unzuverlässigkeit von Gleichstrommotoren werden Wechselstrommotoren jedoch aufgrund ihres Wirkungsgrads verwendet. Die Anwendung der Leistungselektronik in Gebäudesteuerungen für Wechselstrommotoren hat in den letzten zwei Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. Damit Wechselstrommotoren Energie liefern können, erfordert die in Batterien der elektrischen und elektronischen Kraftfahrzeugsysteme von Elektrofahrzeugen oder Hybrid-Elektrofahrzeugen oder ICE gespeicherte Energie die Anwendung von Leistungselektronik wie Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlern oder elektrische Wechselrichter .

SPI Wechselrichter

5. Bordladegerät (AC / DC)

Fahrzeuge mit Kfz-Elektronik bestehen aus Batterien, die zu diesem Ladezweck aufgeladen werden müssen, die Wechselstromversorgung muss in Gleichstrom umgewandelt werden. Wir wissen, dass der Strom nur in Form von Gleichstrom in Batterien gespeichert werden kann. Diese Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom kann durch die Anwendung von Leistungselektronikwandlern erfolgen, die als Gleichrichter bezeichnet werden.

Autobatterien

Die Anwendung der Leistungselektronik nimmt mit den fortschreitenden Technologien in elektrischen und elektronischen Systemen für Kraftfahrzeuge zu, um die Gesamtsystemeffizienz bei hoher Betriebstemperatur zu verbessern, die Flexibilität und Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Gesamtgröße der Schaltung zu verringern. Wenn Sie neue innovative Anwendungen der Leistungselektronik in der Automobilelektronik kennen, veröffentlichen Sie Ihre Ideen und Kommentare im Kommentarbereich unten.

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