การประยุกต์ใช้อุปกรณ์โซลิดสเตตเช่นไดโอด s วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยอิลิคอน (SCR) , ไทริสเตอร์, ไทริสเตอร์เปิดปิดประตู, TRIAC, ทรานซิสเตอร์แยกขั้วสองขั้ว (BJT), มอสเฟตกำลังและอื่น ๆ สำหรับการควบคุมและการแปลงพลังงานไฟฟ้าเรียกว่า p ower อิเล็กทรอนิกส์ . การประยุกต์ใช้อิเล็กทรอนิกส์กำลังในการใช้งานยานยนต์มีบทบาทสำคัญในการควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ ได้แก่ พวงมาลัยพาวเวอร์ไฟฟ้าที่ทันสมัยอินเวอร์เตอร์หลัก HEV การควบคุมตัวถังกลางระบบเบรกการควบคุมที่นั่งและอื่น ๆ

อิเล็กทรอนิกส์กำลังในการใช้งานยานยนต์

เหตุใด Power Electronics จึงใช้ในงานยานยนต์

ในชีวิตประจำวันของเราเรามักจะสังเกตเห็นความร้อนที่แผ่ออกมาจากเครื่องยนต์ของรถยนต์หลังจากที่รถขับเคลื่อนไปในระยะทางหนึ่ง เนื่องจากระบบไฟฟ้ากำลังของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ที่มีเครื่องยนต์หรือสันดาปภายในหรือมอเตอร์เป็นระบบย่อยที่ทำงานด้วยอุณหภูมิสูงเกิน 125 องศาเซลเซียส การใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังกับส่วนประกอบต่างๆเช่นซิลิคอน MOSFET กำลัง และ IGBT ที่ใช้เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในระบบรถไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์เพื่อลดขนาดโดยรวม และสำหรับการจัดการปัญหาด้านความร้อนซึ่งมีการใช้ช่วงกิโลวัตต์สูงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง

MOSFET แบบ Dual Channel ที่ใช้ซิลิคอน

“คุณสมบัติของออปแอมป์ในอุดมคติ ”

สามารถเอาชนะข้อ จำกัด ได้โดยใช้เซมิคอนดักเตอร์ช่องว่างแบบไวด์แบนด์เช่นซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีอุณหภูมิในการทำงานสูงซึ่งช่วยให้วางวงจรไว้ใกล้ตำแหน่งที่มีอุณหภูมิสูง มีการนำความร้อนสูงกว่าซิลิกอนสองหรือสามเท่าซึ่งจะช่วยขจัดความต้องการของบล็อกทองแดงขนาดใหญ่และเสื้อกันน้ำ ซิลิคอนคาร์ไบด์มีแรงดันไฟฟ้าที่แตกตัวสูงและสามารถเปลี่ยนที่ความถี่สูงโดยสูญเสียพลังงานน้อยมากซึ่งทำให้ขนาดโดยรวมของวงจรมีขนาดเล็กมาก

ชิปซิลิคอนคาร์ไบด์

การประยุกต์ใช้ไฟฟ้ากำลัง

แอพพลิเคชั่นอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ขยายไปยังสาขาต่างๆเช่นการบินและอวกาศยานยนต์ ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ , เชิงพาณิชย์, อุตสาหกรรม, ที่อยู่อาศัย, โทรคมนาคม, การขนส่ง, ระบบสาธารณูปโภค ฯลฯ ในกรณีของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ระบบที่สร้างขึ้นด้วยไฟฟ้าจะใช้ในรถยนต์เช่นยานพาหนะบนท้องถนนเช่นระบบเทเลเมติกส์ระบบความบันเทิงในรถยนต์คาร์คอมพิวเตอร์และอื่น ๆ ความจำเป็นในการควบคุมเครื่องยนต์ของรถยนต์เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์เพื่อการควบคุมและการแปลงที่เหมาะสม

ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องยนต์, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระบบส่งกำลัง, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับตัวถัง, ความปลอดภัยแบบแอคทีฟ, ระบบช่วยเหลือคนขับ, ความสะดวกสบายของผู้โดยสารและระบบความบันเทิง สำหรับระบบไฟฟ้าใด ๆ เช่น DC / DC หรือ DC / AC หรือ AC / DC กำลังไฟ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่นตัวควบคุมไดรเวอร์เกตตัวแปลงและอื่น ๆ จำเป็นต้องมี โดยทั่วไปแล้วขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของผู้ผลิตยานพาหนะหรือแหล่งจ่ายไฟจะมีการเลือกตัวควบคุมอนาล็อกหรือดิจิทัลเพื่อให้คำนึงถึงพารามิเตอร์ต่อไปนี้รวมถึงต้นทุนการผสานรวมความน่าเชื่อถือและความยืดหยุ่น

แอพพลิเคชั่น Power Electronics ในยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์

การประยุกต์ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์รวมถึงระบบไฟฟ้าแรงสูงการผลิตกระแสไฟฟ้าในยานยนต์แหล่งจ่ายไฟสลับโหมด (SMPS) ตัวแปลง DC เป็น DC , ไดรฟ์ไฟฟ้า, เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าหรือตัวแปลง DC เป็น AC, ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์กำลัง, ความต้องการอุณหภูมิสูง, การใช้ SMPS ในระบบรถไฟฟ้าและอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นพิจารณารถยนต์สมัยใหม่ซึ่งเราสามารถพบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์กำลังได้มากมายเช่นสวิตช์จุดระเบิดโมดูลควบคุมเซ็นเซอร์ความเร็วรถเซ็นเซอร์พวงมาลัยและส่วนประกอบอื่น ๆ ดังแสดงในรูปด้านบน

1. ยานยนต์ผลิตไฟฟ้า

การประยุกต์ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในระบบผลิตไฟฟ้าของยานยนต์ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับในยานยนต์มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและกำลังสูงพร้อมกับอุณหภูมิสูงที่ทนต่อความจุและความหนาแน่นของพลังงานสูงด้วยงานวิจัยที่หลากหลายในการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับด้วยแอปพลิเคชั่นอิเล็กทรอนิกส์กำลังแบบสลับโหมด เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้บ่อยในการใช้งานยานยนต์คือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ Lundell หรือ Claw-pole เนื่องจากเหมาะสำหรับประสิทธิภาพที่ต้องการ ลักษณะสนามและกระดองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับนี้ได้รับการปรับปรุงโดยการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง อัลเทอร์เนเตอร์เหล่านี้ใช้ในรถยนต์เพื่อจ่ายพลังงานให้กับแบตเตอรี่และระบบไฟฟ้าในขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงาน อัลเทอร์เนเตอร์ยานยนต์ต้องใช้ไฟฟ้า ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า สำหรับการผลิตแรงดันคงที่ที่ขั้วแบตเตอรี่โดยการปรับกระแสไฟสนามขนาดเล็ก

ตัดมุมมองของ Lundell Alternator

2. แหล่งจ่ายไฟสลับโหมด (SMPS)

แนวคิด SMPS ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเช่นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำงานในสถานะเปิดที่มีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์และสถานะปิดที่มีกระแสเป็นศูนย์ระหว่างสถานะนี้ในทางทฤษฎีโดยมีประสิทธิภาพ 100% ในการเปิดและปิดอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าเหล่านี้ เทคนิคการมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) ถูกนำมาใช้. ตัวแปลงที่ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังขนาดใหญ่และเล็กน้อยใช้สำหรับการเปลี่ยนความถี่สูงเนื่องจากสวิตช์เหล่านี้สามารถทำงานภายใต้ความถี่สวิตชิ่งที่สูงได้

SMPS

แอพพลิเคชั่น SMPS ในระบบ Power Train

ระบบรถไฟฟ้าของ HEV รถยนต์ไฟฟ้าและ ICE จำเป็นต้องมีเครื่องปรับอากาศ SMPS ต่อไปนี้เช่น:

การเบรกแบบปฏิรูป (AC / DC)
ที่ชาร์จออนบอร์ด (AC / DC)
ระบบแบตเตอรี่คู่ (DC / DC)
มอเตอร์ฉุด (DC / AC)

3. ตัวแปลง DC เป็น DC

มีโทโพโลยีตัวแปลง DC เป็น DC ที่แตกต่างกันซึ่งสามารถใช้งานได้ตามข้อกำหนด โทโพโลยีเหล่านี้จัดเป็นโทโพโลยีแบบแยกและไม่แยกซึ่งถูกนำมาใช้ในระบบรถไฟฟ้า การประยุกต์ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในการสลับได้นำแนวคิดของการสลับแบบนุ่มนวลโดยที่สวิตช์ต้องรับความเครียดต่ำโดยใช้ LLC หรือโหมดเรโซแนนซ์ ตัวแปลงแบบ soft-switch ที่เชื่อถือได้สูงและมีอายุการใช้งานยาวนานเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากในตลาดเครื่องใช้ไฟฟ้าในรถยนต์ มีตัวแปลงแบบสองทิศทางเช่น 400 ถึง 12V สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและ 48 ถึง 12V สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดหรือเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ตัวแปลง DC-DC

“แผนภาพการเดินสายวงจรเรียงกระแสตัวควบคุม 5 เส้น ”

4. แรงดึงอินเวอร์เตอร์ (DC / AC)

มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นเครื่องจักรที่ใช้ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลและส่วนใหญ่จะใช้มอเตอร์กระแสตรงเพื่อจุดประสงค์นี้ แต่เนื่องจากความไม่น่าเชื่อถือของมอเตอร์กระแสตรงจึงใช้มอเตอร์ AC เนื่องจากประสิทธิภาพ การประยุกต์ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในอาคารควบคุมสำหรับมอเตอร์ AC มีความก้าวหน้าอย่างมากจากสองทศวรรษที่ผ่านมา ดังนั้นสำหรับมอเตอร์ AC ในการจ่ายพลังงานพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ของระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ของยานยนต์ไฟฟ้าหรือรถยนต์ไฟฟ้าแบบไฮบริดหรือ ICE จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเช่นตัวแปลง DC เป็น AC หรือ อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า .

อินเวอร์เตอร์ SPI

5. ที่ชาร์จออนบอร์ด (AC / DC)

รถยนต์ที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ประกอบด้วยแบตเตอรี่ที่ต้องชาร์จเพื่อจุดประสงค์ในการชาร์จนี้ไฟ AC ของแหล่งจ่ายจะต้องถูกแปลงเป็น DC เราทราบดีว่าสามารถเก็บพลังงานไว้ในแบตเตอรี่ในรูปแบบ DC เท่านั้น การแปลง AC เป็น DC นี้สามารถทำได้โดยการประยุกต์ใช้ตัวแปลงไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าวงจรเรียงกระแส

แบตเตอรี่รถยนต์

การประยุกต์ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพิ่มขึ้นด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าในระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบโดยรวมด้วยอุณหภูมิในการทำงานที่สูงเพิ่มความยืดหยุ่นความน่าเชื่อถือและเพื่อลดขนาดโดยรวมของวงจร หากคุณรู้จักแอพพลิเคชั่นใหม่ ๆ ของอุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ให้โพสต์แนวคิดและความคิดเห็นของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: