Praat over het stroomvoorzieningssysteem en de krachtbron van nieuwe energievoertuigen

Disclaimer: dit artikel is overgenomen van "Dashengtang Electronics". Dit artikel vertegenwoordigt alleen de persoonlijke mening van de auteur en vertegenwoordigt niet de mening van Sakewei en de industrie. Het herdrukken en delen is alleen bedoeld om de bescherming van intellectuele eigendomsrechten te ondersteunen. Vermeld bij herdruk de originele bron en auteur. Als er sprake is van inbreuk, neem dan contact met ons op om deze te verwijderen.

Elektrificatie en elektrificatie van het auto-energiesysteem is de enige manier om koolstofneutraliteit op transportgebied te bereiken. Als 's werelds eerste auto-halfgeleidertechnologiebedrijf gelooft Infineon stellig in de visie dat "nul-emissie zal worden bereikt" en zet zich in om de spoedige verwezenlijking van dit doel te bevorderen.

Hier verwijst ‘elektrificatie’ naar het hybride energiesysteem waarin verschillende vormen van traditionele verbrandingsmotoren naast elektromotoren bestaan, terwijl ‘elektrificatie’ verwijst naar het elektrische aandrijfsysteem dat de traditionele verbrandingsmotoren volledig overbodig maakt.In het proces van ‘elektrificatie’ en ‘elektrificatie’ van auto’s zijn de paden die door verschillende landen en regio’s, evenals door verschillende autofabrikanten, worden gekozen vergelijkbaar, maar alle wegen leiden naar hetzelfde doel. Dit omvat zowel micro-hybride systemen zoals 48V als full-hybride en plug-in hybride systemen. Het omvat zowel puur elektrische voertuigen die lithium-ionbatterijen als energiedrager gebruiken, als brandstofcelvoertuigen die waterstof als energiebron gebruiken.

Zoals we allemaal weten, kan een systeem in vijf delen worden geabstraheerd: perceptie, berekening, uitvoering, communicatie en stroomvoorziening.Dit artikel zal in deze vijf delen een aantal persoonlijke opvattingen en gedachten naar voren brengen over de twee onderwerpen van stroomvoorziening en -uitvoering..

一 、Voedingsspanningsspoor in het voedingssysteem van het voertuig

Wat we momenteel in personenauto's kunnen zien zijn de voedingssystemen van 12V, 48V en hoogspanning (400V/800V).In traditionele personenauto's met een verbrandingsmotor wordt voortdurend gebruik gemaakt van 12V-voeding, en ook de overeenkomstige halfgeleiderproducten nemen een groot deel van de markt in beslag. Volgens de voorspellingsinformatie van sommige internationale gezaghebbende organisaties zullen auto’s die uitsluitend door verbrandingsmotoren rijden rond 2030 uit de markt verdwijnen. Gezien het schaalvoordeel van de volwassen toeleveringsketen van 12V-systemen en het relatief lage kostenvoordeel van halfgeleiderproducten die geschikt zijn voor de toepassing van dit systeem, zou de 12V-voedingsrail echter nog lang moeten bestaan. Op dat moment zal DC-DC de traditionele 12V-dynamo volledig vervangen en de stroomvoorziening worden voor het opladen van de batterij en de belastingsvoeding in een 12V-systeem, wat enkele veranderingen zal veroorzaken in de kenmerken van het 12V-voedingssysteem, zoals belastingafschakeling.
Als overeenkomstige voedingsnorm kan deze dienovereenkomstig worden aangepast.48V heeft als veilige spanningsklasse een zeker kosteneffectief voordeel in hybride energiesystemen vanwege de lagere eisen aan de isolatiekwaliteit en andere factoren. Met de verbetering van de toeleveringsketen in het 48V-systeem worden de kosten van grootschalige productie verlaagd. Tegelijkertijd helpt de standaardisatie van sommige onderdelen in verschillende hoogspanningsvoertuigen leveranciers en voertuigfabrikanten om de kosten van onderdelenbeheer te verlagen. Op deze manier kan de 48V-voedingsrail niet alleen worden geïntroduceerd in voertuigen met een microhybridesysteem, maar ook in nieuwe energievoertuigen met een hoogspanningssysteem, zodat sommige verbruikers met gemiddeld vermogen (bijvoorbeeld tussen 1 kW en 10 kW) kan werken in het 48V-voedingssysteem, waardoor het heldere uiterlijk ontstaat van de toepassing van een DC-DC-omzetter die hoogspanning (400V/800V) omzet naar 48V.

Omdat er in hetzelfde voertuig drie rails (HV, 48V, 12V) naast elkaar bestaan, zal, rekening houdend met de architectuur, functionele veiligheid en kosten van het hele voertuig, de vraag of de topologie van het voedingsnetwerk gebruik maakt van gecentraliseerde spanningsconversie of gedistribueerde spanningsconversie afhangen van het ontwerp van het voertuig. de hele voertuigfabriek, en het vermogensniveau en het functionele veiligheidsniveau van DC-DC zullen ook andere eisen stellen.

   

II.Over "executie"

Zoals hierboven vermeld, leidt het naast elkaar bestaan van drie rails met voedingsspanning tot verschillende eisen voor actuatoren onder verschillende spanningsrails, dat wil zeggen verschillende eisen voor halfgeleidervoedingsapparaten. Verschillende spanningsrails vereisen verschillende weerstandsniveaus voor halfgeleidervoedingsapparaten. Verschillende toepassingen vereisen verschillende aandrijfstromen en verschillende schakelfrequenties voor vermogensapparaten.

Het 48V-spanningscircuit concentreert de toepassing van vermogensniveaus van 1 kW tot 10 kW. DC-DC en motoromvormers vormen de meerderheid. Gezien de spanningsbestendigheid en het vermogensniveau is dit het belangrijkste strijdtoneel van silicium-gebaseerde MOSFET's en GaN. Op dit moment zal het echter nog enige tijd duren voordat GaN in de auto-elektronica wordt toegepast.

De volgende afbeelding toont ter referentie enkele overeenkomstige toepassingsgebieden van silicium-, siliciumcarbide- en galliumnitride-energieapparaten.

Wat betreft de voedingsapparaten die worden gebruikt in hoogspanningsrails, is siliciumcarbide (SiC) momenteel het meest besproken onderwerp. Siliciumcarbide-vermogensapparaten hebben de voordelen van een laag schakelverlies, een hoge weerstandsspanning, een hoge werktemperatuur en een hoge warmteafvoercapaciteit, zodat het systeem op een hogere spanning en hogere frequentie kan werken, waardoor het volume van passieve componenten wordt verminderd, waardoor het vermogensverlies wordt verminderd. van het systeem en het verbeteren van de vermogensdichtheid van het systeem. Aan de andere kant hebben de huidige apparaten gemaakt van siliciumcarbide enkele nadelen vergeleken met die van silicium. Op basis van de uitgebreide resultaten zijn wij van mening dat silicium- en siliciumcarbide-energieapparaten in de toekomst nog geruime tijd naast elkaar zullen bestaan, waarbij hun respectieve sterke punten op hun respectieve terreinen ten volle zullen worden benut.

Volgens de analyse- en testinformatie van Infineon kan het energiesysteem dat siliciumcarbide-apparaten gebruikt het vermogensverlies met ongeveer 7.6% verminderen in vergelijking met het voedingssysteem dat siliciumapparaten op hetzelfde vermogensniveau gebruikt, inclusief de vermindering van het vermogensverlies tijdens het rijden met de motor en de Vermindering van vermogensverlies tijdens het terugwinnen van motorenergie.

De volgende afbeelding toont een vergelijking van een reeks experimentele gegevens over het verschil in stroomverbruik van een vermogensapparaat wanneer de motor gebruikmaakt van silicium-gebaseerde IGBT's en siliciumcarbide-MOSFET's bij verschillende rotatiesnelheden en koppels. Hieruit blijkt dat bij een motorsnelheid van 2667 tpm en een uitgangskoppel van 553.3 Nm het stroomverbruik van een silicium-gebaseerde IGBT ongeveer 13% lager ligt dan dat van een siliciumcarbide-MOSFET.

Hieruit kunnen we globaal de toepassingsscenario's van siliciumgebaseerde IGBT en siliciumcarbide MSOFET bij het aansturen van omvormers afleiden, zoals weergegeven in de volgende afbeelding:

Door het hybride schema van de silicium-gebaseerde IBGT en siliciumcarbide-MOSFET toe te passen, kunnen ze hun respectievelijke voordelen ten volle benutten en van elkaars sterke punten leren. De motor die wordt aangestuurd door op silicium gebaseerde IGBT kan optimaal profiteren van het lagere vermogensverlies dan een MOSFET bij hoge stroomsterkte, wat vooral een hoog koppel oplevert, wat de acceleratieprestaties van het hele voertuig weerspiegelt; De motor die wordt aangestuurd door een siliciumcarbide-MOSFET werkt echter beter tijdens kruissnelheid, wat de energie-efficiëntie verbetert. Om beide doeleinden te bereiken, en zowel vissen als berenpoot te hebben.

Dit kan ervoor zorgen dat het voertuig hetzelfde vaarbereik behoudt terwijl de batterijcapaciteit wordt verminderd, waardoor de batterijkosten worden verlaagd, en enige compensatie wordt geboden voor de kostenstijging veroorzaakt door de introductie van siliciumcarbide-aandrijfapparaten. Tegelijkertijd kunnen de vermindering van de batterijcapaciteit en de toename van de vermogensdichtheid van de omvormer ook het gewicht van het voertuig verminderen en de efficiëntie van het energieverbruik van het hele voertuig verbeteren.

Disclaimer: dit artikel is overgenomen uit "Infineon Automotive Electronics Ecosphere". Dit artikel vertegenwoordigt alleen de persoonlijke mening van de auteur en vertegenwoordigt niet de mening van Sacco Micro en de industrie. Het herdrukken en delen is alleen bedoeld om de bescherming van intellectuele eigendomsrechten te ondersteunen. Vermeld bij herdruk de originele bron en auteur. Als er sprake is van inbreuk, neem dan contact met ons op om deze te verwijderen.

Bedrijf Tel: +86-0755-83044319
Fax/fax:+86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li
Vraag: 332496225 Manager Qiu
Adres: Kamer 809, Blok C, Zhantao Technology Building, No.1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, Shenzhen