Application de dispositifs à semi-conducteurs tels que diode, s Redresseur commandé par ilicon (SCR) , thyristors, thyristors de désactivation de porte, TRIAC, transistor à jonction bipolaire (BJT), MOSFET de puissance et ainsi de suite pour le contrôle et la conversion de l'énergie électrique est appelé p électronique de puissance . L'application de l'électronique de puissance dans les applications automobiles joue un rôle majeur dans le contrôle de l'électronique automobile. L'électronique automobile comprend la direction assistée électrique moderne, l'inverseur principal HEV, la commande centrale de la carrosserie, le système de freinage, la commande du siège, etc.
Electronique de puissance dans les applications automobiles
Pourquoi l'électronique de puissance est-elle utilisée dans les applications automobiles?
Dans notre vie de tous les jours, nous observons fréquemment la chaleur rayonnant du moteur de la voiture après que la voiture a été conduite sur une certaine distance. Cela est dû au système de groupe motopropulseur de l'électronique automobile avec un moteur ou un moteur à combustion interne ou un moteur comme l'un des sous-systèmes fonctionnant à une température élevée dépassant 125 degrés Celsius. Application de l'électronique de puissance avec des composants tels que à base de silicium MOSFET de puissance et les IGBT qui sont utilisés comme interrupteurs électroniques de puissance dans le système de groupe motopropulseur des systèmes électriques et électroniques automobiles pour réduire la taille globale. Et aussi pour la gestion des problèmes thermiques dans lesquels une plage de puissance élevée de kW est utilisée pour améliorer le rendement énergétique.
MOSFET double canal à base de silicium
Les limitations peuvent être surmontées en utilisant des semi-conducteurs à large bande comme le carbure de silicium avec une température de fonctionnement élevée qui permet de placer le circuit à proximité d'un emplacement à haute température. Il a une conductivité thermique deux ou trois fois plus élevée que le silicium, ce qui éliminera le besoin de gros blocs de cuivre et de chemises d'eau. Le carbure de silicium a une tension de claquage élevée et est capable de commuter à des fréquences élevées avec une perte de puissance très réduite, ce qui rend la taille globale des circuits très petite.
Puce de carbure de silicium
Application de l'électronique de puissance
Applications d'électronique de puissance sont étendus à divers domaines tels que l'aérospatiale, l'automobile systèmes électriques et électroniques , commercial, industriel, résidentiel, télécommunications, transport, systèmes utilitaires, etc. Dans le cas de l'électronique automobile, les systèmes générés électriquement sont utilisés dans les automobiles telles que les véhicules routiers comme la télématique, les systèmes de divertissement embarqués, les carputers, etc. La nécessité de contrôler les moteurs des automobiles est née dans l'électronique automobile pour un contrôle et une conversion appropriés.
Composants électroniques automobiles
L'électronique automobile est classée en différents types: électronique moteur, électronique de transmission, électronique de châssis, sécurité active, assistance au conducteur, confort des passagers et systèmes de divertissement. Pour tout système d'alimentation tel que DC / DC ou DC / AC ou AC / DC, l'alimentation Composants electroniques comme les contrôleurs, les pilotes de porte, les convertisseurs, etc. sont nécessaires. En général, sur la base des exigences du constructeur du véhicule ou de l'alimentation électrique, les contrôleurs analogiques ou numériques sont choisis de telle sorte que les paramètres suivants, notamment le coût, l'intégration, la fiabilité et la flexibilité, sont pris en considération.
Application d'électronique de puissance dans l'électronique automobile
Application d'électronique de puissance dans l'électronique automobile
Les applications de l'électronique de puissance dans les systèmes électriques et électroniques automobiles comprennent les systèmes haute tension, la production d'énergie automobile, l'alimentation à découpage (SMPS), Convertisseurs CC en CC , entraînements électriques, onduleur de traction ou convertisseur CC-CA, composant électronique de puissance, exigence de température élevée, application de SMPS dans le système de groupe motopropulseur, etc. Par exemple, considérons une voiture moderne, dans laquelle nous pouvons trouver de nombreux composants électroniques de puissance tels que le commutateur d'allumage, le module de commande, le capteur de vitesse du véhicule, le capteur de direction et d'autres composants, comme le montre la figure ci-dessus.
1. Production d'énergie automobile
L'application de l'électronique de puissance dans le système de génération d'énergie automobile fournit aux alternateurs automobiles un rendement amélioré et une puissance élevée, ainsi qu'une capacité de résistance aux températures élevées et une densité de puissance élevée avec une variété de recherches dans la conception d'alternateur avec des applications d'électronique de puissance à découpage. L'alternateur fréquemment utilisé dans les applications automobiles est l'alternateur Lundell ou Claw-pole, car il convient aux performances émergentes requises. Les caractéristiques de champ et d'induit de cet alternateur sont améliorées par l'utilisation de l'électronique de puissance. Ces alternateurs sont utilisés dans les automobiles pour alimenter les batteries et le système électrique pendant que le moteur tourne. Les alternateurs automobiles nécessitent une électronique de puissance Régulateur de tension pour produire une tension constante aux bornes de la batterie en modulant un petit courant de champ.
Vue en coupe de l'alternateur Lundell
2. Alimentation à découpage (SMPS)
Le concept SMPS est basé sur les dispositifs électroniques de puissance tels que les dispositifs à semi-conducteurs qui fonctionnent dans un état allumé qui a une tension nulle et un état éteint qui a un courant nul pendant cet état théoriquement avec une efficacité de 100%. Pour allumer et éteindre ces dispositifs à semi-conducteurs de puissance, technique de modulation de largeur d'impulsion (PWM) est utilisé. Des convertisseurs électroniques de puissance moins encombrants et de petite taille sont utilisés pour la commutation à haute fréquence car ces commutateurs sont capables de fonctionner à des fréquences de commutation élevées.
SMPS
Applications SMPS dans le système de groupe motopropulseur
Les systèmes de groupe motopropulseur des HEV, des véhicules électriques et des ICE nécessitent les conditionneurs SMPS suivants, tels que:
- Freinage régénératif (AC / DC)
- Chargeur embarqué (AC / DC)
- Système à double batterie (DC / DC)
- Moteur de traction (DC / AC)
3. Convertisseurs CC en CC
Il existe différentes topologies de convertisseur CC-CC disponibles qui peuvent être utilisées en fonction des besoins. Ces topologies sont classées comme des topologies isolées et non isolées qui sont adoptées dans les systèmes de groupe motopropulseur. L'application de l'électronique de puissance à la commutation a amené un concept de commutation douce où les commutateurs sont soumis à une faible contrainte en utilisant un mode LLC ou résonnant. Ces convertisseurs à commutation douce, hautement fiables et à longue durée de vie sont très utiles sur le marché de l'électronique automobile. Il existe des convertisseurs bidirectionnels tels que 400 à 12V pour les véhicules électriques et 48 à 12V pour véhicule électrique hybride ou moteur à combustion interne.
Convertisseur DC-DC
4. Inverseur de traction (DC / AC)
Moteurs électriques sont des machines utilisées pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique et principalement des moteurs à courant continu sont utilisés à cette fin, mais en raison du manque de fiabilité des moteurs à courant continu, les moteurs à courant alternatif sont utilisés en raison de leur efficacité. L'application de l'électronique de puissance dans les contrôleurs de bâtiments pour moteurs à courant alternatif a énormément progressé au cours des deux dernières décennies. Ainsi, pour que les moteurs à courant alternatif fournissent de l'énergie, l'énergie stockée dans les batteries des systèmes électriques et électroniques automobiles des véhicules électriques ou des véhicules électriques hybrides ou ICE nécessitent l'application de l'électronique de puissance telle que les convertisseurs CC-CA ou onduleurs électriques .
Onduleur SPI
5. Chargeur embarqué (AC / DC)
Les véhicules équipés de l'électronique automobile sont constitués de batteries qui doivent être chargées à cette fin, l'alimentation CA doit être convertie en CC. Nous savons que l'énergie ne peut être stockée dans des batteries que sous forme de courant continu. Cette conversion du courant alternatif en courant continu peut être effectuée par l'application de convertisseurs d'électronique de puissance appelés redresseurs.
Batteries automobiles
L'application de l'électronique de puissance augmente avec les technologies de pointe dans les systèmes électriques et électroniques automobiles pour améliorer l'efficacité globale du système avec une température de fonctionnement élevée, augmenter la flexibilité, la fiabilité et réduire la taille globale des circuits. Si vous connaissez de nouvelles applications innovantes de l'électronique de puissance dans l'électronique automobile, publiez vos idées et vos commentaires dans la section commentaires ci-dessous.
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