إخلاء المسؤولية: هذا المقال مستنسخ من "Dashengtang Electronics". تمثل هذه المقالة فقط آراء المؤلف الشخصية، ولا تمثل آراء Sakewei والصناعة. إنه مخصص فقط لإعادة الطباعة والمشاركة لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة الطبع. وفي حالة وجود أي مخالفة يرجى التواصل معنا لحذفها.

إن كهربة وكهربة نظام طاقة السيارات هي الطريقة الوحيدة لتحقيق الحياد الكربوني في مجال النقل. وباعتبارها أول شركة في العالم لتكنولوجيا أشباه الموصلات للسيارات، تؤمن إنفينيون إيمانًا راسخًا بالرأي القائل بأنه "سيتم تحقيق انبعاثات صفرية" وتلتزم بتعزيز التحقيق المبكر لهذا الهدف.

وتشير كلمة "الكهرباء" هنا إلى نظام الطاقة الهجين الذي تتعايش فيه أوضاع مختلفة من محركات الاحتراق الداخلي التقليدية مع المحركات الكهربائية، في حين تشير كلمة "الكهرباء" إلى نظام طاقة الدفع الكهربائي الذي يتخلص تماما من محركات الاحتراق الداخلي التقليدية.في عملية "كهربة" و"كهربة" السيارات، تتشابه المسارات التي تختارها مختلف البلدان والمناطق، وكذلك مختلف شركات تصنيع السيارات، ولكن كل الطرق تؤدي إلى نفس الهدف. يتضمن ذلك كلا من الأنظمة الهجينة الصغيرة مثل 48 فولت والأنظمة الهجينة الكاملة والأنظمة الهجينة الإضافية. ويشمل كلا من السيارات الكهربائية النقية التي تستخدم بطاريات الليثيوم أيون كحاملات للطاقة ومركبات خلايا الوقود التي تستخدم الهيدروجين كمصادر للطاقة.

كما نعلم جميعًا، يمكن تلخيص النظام إلى خمسة أجزاء: الإدراك والحساب والتنفيذ والاتصال وإمدادات الطاقة.ستطرح هذه الورقة بعض الآراء والأفكار الشخصية حول موضوعي إمدادات الطاقة والتنفيذ في هذه الأجزاء الخمسة..

واحد،مسار جهد إمداد الطاقة في نظام إمداد طاقة السيارة

في الوقت الحاضر، ما يمكننا رؤيته في سيارات الركاب هو أنظمة إمداد الطاقة بجهد 12 فولت و48 فولت والجهد العالي (400 فولت/800 فولت).في سيارات الركاب التقليدية ذات محركات الاحتراق الداخلي، تم استخدام مصدر طاقة 12 فولت طوال الوقت، وتحتل منتجات أشباه الموصلات المقابلة أيضًا جزءًا كبيرًا من السوق. ووفقا لتوقعات بعض المنظمات الدولية الرسمية، فإن السيارات التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي فقط ستنسحب من السوق بحلول عام 2030. ومع ذلك، بالنظر إلى ميزة الحجم لسلسلة توريد الأجزاء الناضجة لنظام 12V وميزة التكلفة المنخفضة نسبيًا لمنتجات أشباه الموصلات المناسبة لتطبيق هذا النظام، يجب أن تكون سكة إمداد الطاقة 12V موجودة لفترة طويلة. في ذلك الوقت، سيحل DC-DC محل المولد التقليدي 12 فولت تمامًا ويصبح مصدر الطاقة لشحن البطارية وإمدادات الطاقة للحمل في نظام 12 فولت، مما سيؤدي إلى بعض التغييرات في خصائص نظام إمداد الطاقة 12 فولت، مثل فصل الأحمال.
كمعيار إمداد الطاقة المقابل، يمكن تعديله وفقًا لذلك.يتمتع 48 فولت، باعتباره فئة جهد آمنة، بميزة فعالة من حيث التكلفة في نظام الطاقة الهجين بسبب انخفاض متطلبات درجة العزل وعوامل أخرى. مع تحسين سلسلة التوريد في نظام 48 فولت، يتم تقليل تكلفة الإنتاج على نطاق واسع. وفي الوقت نفسه، فإن توحيد بعض الأجزاء في مختلف المركبات ذات الجهد العالي يساعد الموردين ومصنعي المركبات على تقليل تكلفة إدارة الأجزاء. بهذه الطريقة، يمكن إدخال سكة إمداد الطاقة 48 فولت ليس فقط في المركبات ذات النظام الهجين الصغير، ولكن أيضًا في مركبات الطاقة الجديدة ذات نظام الجهد العالي، بحيث يمكن لبعض الأحمال متوسطة الطاقة (على سبيل المثال، بين 1 كيلو وات و10 كيلو وات) يمكن تشغيله في نظام إمداد الطاقة 48 فولت، وبالتالي جلب المظهر المشرق لتطبيق محول DC-DC الذي يحول الجهد العالي (400 فولت/800 فولت) إلى 48 فولت.

نظرًا لوجود ثلاثة قضبان (HV، 48V، 12V) في نفس السيارة، مع الأخذ في الاعتبار الهندسة المعمارية والسلامة الوظيفية وتكلفة السيارة بأكملها، سواء كانت طوبولوجيا شبكة إمداد الطاقة تستخدم تحويل الجهد المركزي أو تحويل الجهد الموزع سيعتمد على تصميم مصنع المركبات بأكمله، ومستوى الطاقة ومستوى السلامة الوظيفية لـ DC-DC سيكون لهما أيضًا متطلبات مختلفة.

   

II.حول "الإعدام"

كما ذكر أعلاه، فإن التعايش بين ثلاثة قضبان من جهد مصدر الطاقة يؤدي إلى متطلبات مختلفة للمشغلات تحت قضبان جهد مختلفة، أي متطلبات مختلفة لأجهزة طاقة أشباه الموصلات. تتطلب قضبان الجهد المختلفة مستويات جهد تحمل مختلفة لأجهزة طاقة أشباه الموصلات. تتطلب التطبيقات المختلفة تيارات قيادة مختلفة وترددات تبديل مختلفة لأجهزة الطاقة.

يركز مسار الجهد 48 فولت على تطبيق مستويات الطاقة من 1 كيلو واط إلى 10 كيلو واط. من بينها، تُعدّ محركات DC-DC وعاكسات المحركات الأكثر شيوعًا. بالنظر إلى جهد التحمل ومستوى الطاقة، تُعدّ هذه هي ساحة المعركة الرئيسية بين ترانزستورات MOSFET القائمة على السيليكون وGaN. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، سوف يستغرق الأمر بعض الوقت لتطبيق GaN في إلكترونيات السيارات.

يوضح الشكل التالي بعض مجالات التطبيق المقابلة لأجهزة طاقة السيليكون وكربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم كمرجع.

أما بالنسبة لأجهزة الطاقة المستخدمة في السكك الحديدية ذات الجهد العالي، فإن الموضوع الأكثر سخونة في الوقت الحاضر هو كربيد السيليكون (SiC). تتميز أجهزة الطاقة من كربيد السيليكون بمزايا فقدان التبديل المنخفض، والجهد العالي التحمل، ودرجة حرارة العمل العالية وقدرة تبديد الحرارة العالية، بحيث يمكن للنظام العمل بجهد أعلى وتردد أعلى، وبالتالي تقليل حجم المكونات السلبية، وتقليل فقدان الطاقة النظام وتحسين كثافة الطاقة للنظام. ومع ذلك، من ناحية أخرى، فإن الأجهزة الحالية المصنوعة من كربيد السيليكون لها بعض العيوب مقارنة بتلك المصنوعة من السيليكون. واستنادًا إلى النتائج الشاملة، نعتقد أن أجهزة الطاقة المصنوعة من السيليكون وكربيد السيليكون سوف تتعايش في المستقبل لبعض الوقت، مما يفتح المجال كاملاً لنقاط القوة الخاصة بكل منهما في مجالات تخصصهما.

وفقًا لمعلومات التحليل والاختبار الخاصة بشركة Infineon، يمكن لنظام الطاقة الذي يستخدم أجهزة كربيد السيليكون تقليل فقدان الطاقة بحوالي 7.6% مقارنة بنظام الطاقة الذي يستخدم أجهزة السيليكون بنفس مستوى الطاقة، بما في ذلك تقليل فقدان الطاقة أثناء قيادة المحرك و تقليل فقدان الطاقة أثناء استعادة الطاقة الحركية.

الشكل التالي هو مقارنة لمجموعة من البيانات التجريبية لاختلاف استهلاك الطاقة لجهاز الطاقة عندما يستخدم المحرك IGBT القائم على السيليكون و MOSFET من كربيد السيليكون بسرعات دوران وعزم دوران مختلفين. يمكن ملاحظة أنه عندما تكون سرعة المحرك 2667 دورة في الدقيقة وعزم الدوران الناتج 553.3 نيوتن متر، فإن استهلاك الطاقة لـ IGBT القائم على السيليكون أقل بنحو 13% من استهلاك MOSFET القائم على كربيد السيليكون.

ومن هذا، يمكننا الحصول تقريبًا على سيناريوهات تطبيق IGBT القائم على السيليكون وMSOFET كربيد السيليكون في تشغيل العاكس، كما هو موضح في الشكل التالي:

إن اعتماد المخطط "الهجين" المشترك بين IBGT القائم على السيليكون و MOSFET المصنوع من كربيد السيليكون يمكن أن يتيح لكل منهما الاستفادة الكاملة من مزاياه الخاصة والتعلم من نقاط القوة لدى كل منهما. يمكن للمحرك الذي يعمل بواسطة IGBT القائم على السيليكون أن يستفيد بشكل كامل من ميزة فقدان الطاقة الأقل من MOSFET تحت التيار العالي، مما يوفر بشكل أساسي عزم دوران عالي، مما يعكس أداء تسارع السيارة بأكملها؛ ومع ذلك، فإن المحرك الذي يعمل بواسطة MOSFET كربيد السيليكون يعمل أكثر في حالة الانطلاق، مما يحسن كفاءة استخدام الطاقة. وذلك لتحقيق كلا الطرفين، والحصول على كل من السمكة ومخلب الدب.

وهذا يمكن أن يجعل السيارة تحافظ على نفس نطاق الإبحار مع تقليل سعة البطارية، وبالتالي تقليل تكلفة البطارية، وإجراء بعض التعويض عن زيادة التكلفة الناجمة عن إدخال أجهزة الطاقة من كربيد السيليكون. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي تقليل سعة البطارية وزيادة كثافة طاقة العاكس أيضًا إلى تقليل وزن السيارة وتحسين كفاءة استخدام الطاقة للمركبة بأكملها.

إخلاء المسؤولية: هذا المقال مستنسخ من "Infineon Automotive Electronics Ecosphere". تمثل هذه المقالة فقط آراء المؤلف الشخصية، ولا تمثل آراء Sacco Micro والصناعة. إنه مخصص فقط لإعادة الطباعة والمشاركة لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة الطبع. وفي حالة وجود أي مخالفة يرجى التواصل معنا لحذفها.

هاتف الشركة: +86-0755-83044319
فاكس/فاكس: +86-0755-83975897
بريد إلكتروني: 1615456225@qq.com
س: 3518641314 مدير لي
ف ف: 332496225 مدير تشيو
العنوان: الغرفة 809، المبنى C، مبنى Zhantao Technology، رقم 1079 شارع Minzhi، منطقة Longhua الجديدة، Shenzhen