Zastrzeżenie: Ten artykuł pochodzi z „Dashengtang Electronics”. Ten artykuł przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sakewei ani branży. Służy wyłącznie do ponownego drukowania i udostępniania w celu wspierania ochrony praw własności intelektualnej. Przy przedruku proszę podać oryginalne źródło i autora. Jeśli doszło do naruszenia, skontaktuj się z nami, aby je usunąć.

Elektryfikacja i elektryfikacja samochodowego systemu zasilania to jedyny sposób na osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla w transporcie. Jako pierwsza na świecie firma zajmująca się technologią półprzewodników samochodowych, Infineon mocno wierzy w pogląd, że „osiągnięta zostanie zerowa emisja” i angażuje się w promowanie wczesnej realizacji tego celu.

Tutaj „elektryfikacja” odnosi się do hybrydowego układu napędowego, w którym różne tryby pracy tradycyjnych silników spalinowych współistnieją z silnikami elektrycznymi, natomiast „elektryfikacja” odnosi się do elektrycznego układu napędowego, który całkowicie eliminuje tradycyjne silniki spalinowe.W procesie „elektryfikacji” i „elektryfikacji” samochodów ścieżki wybrane przez różne kraje i regiony, a także różnych producentów samochodów, są podobne, ale wszystkie drogi prowadzą do tego samego celu. Obejmuje to zarówno systemy mikrohybrydowe, takie jak 48 V, jak i systemy w pełni hybrydowe i hybrydowe typu plug-in. Obejmuje zarówno pojazdy całkowicie elektryczne wykorzystujące akumulatory litowo-jonowe jako nośniki energii, jak i pojazdy z ogniwami paliwowymi wykorzystującymi wodór jako źródła energii.

Jak wszyscy wiemy, system można podzielić na pięć części: percepcję, obliczenia, wykonanie, komunikację i zasilanie.W tym artykule w pięciu częściach zostaną przedstawione pewne osobiste poglądy i przemyślenia na dwa tematy: zasilanie i wykonanie..

一,Tor napięcia zasilania w układzie zasilania pojazdu

Obecnie w samochodach osobowych możemy spotkać systemy zasilania napięciem 12V, 48V i wysokiego napięcia (400V/800V).W tradycyjnych samochodach osobowych z silnikami spalinowymi cały czas stosowane jest zasilanie 12 V, a odpowiednią część rynku zajmują także odpowiadające im produkty półprzewodnikowe. Według informacji prognostycznych niektórych międzynarodowych autorytatywnych organizacji, samochody napędzane wyłącznie silnikami spalinowymi zostaną wycofane z rynku około 2030 roku. Jednakże, biorąc pod uwagę przewagę skali dojrzałego łańcucha dostaw części systemu 12 V i stosunkowo niską przewagę kosztową produktów półprzewodnikowych nadających się do zastosowania tego systemu, szyna zasilająca 12 V powinna istnieć przez długi czas. W tym czasie DC-DC całkowicie zastąpi tradycyjny alternator 12 V i stanie się źródłem zasilania do ładowania akumulatora i zasilania obciążenia w systemie 12 V, co spowoduje pewne zmiany w charakterystyce systemu zasilania 12 V, takie jak zrzucanie obciążenia.
Jako odpowiedni standard zasilania, można go odpowiednio dostosować.Napięcie 48 V, jako bezpieczna klasa napięcia, ma pewną przewagę ekonomiczną w hybrydowym systemie zasilania ze względu na niższe wymagania dotyczące klasy izolacji i inne czynniki. Dzięki udoskonaleniu łańcucha dostaw w systemie 48 V koszty produkcji na dużą skalę ulegają zmniejszeniu. Jednocześnie standaryzacja niektórych części w różnych pojazdach wysokiego napięcia pomaga dostawcom i producentom pojazdów obniżyć koszty zarządzania częściami. W ten sposób szynę zasilającą 48 V można wprowadzić nie tylko w pojazdach z układem mikrohybrydowym, ale także w pojazdach nowej generacji z układem wysokiego napięcia, dzięki czemu niektóre obciążenia średniej mocy (np. od 1 kW do 10 kW) może pracować w systemie zasilania 48V, co zapewnia jasny wygląd zastosowania konwertera DC-DC, który przetwarza wysokie napięcie (400V/800V) na 48V.

Ponieważ w tym samym pojeździe współistnieją trzy szyny (HV, 48 V, 12 V), biorąc pod uwagę architekturę, bezpieczeństwo funkcjonalne i koszt całego pojazdu, to, czy topologia sieci energetycznej wykorzystuje scentralizowaną konwersję napięcia, czy rozproszoną konwersję napięcia, będzie zależeć od projektu cała fabryka pojazdów, a poziom mocy i poziom bezpieczeństwa funkcjonalnego DC-DC również będą miały różne wymagania.

   

Po drugieO „wykonaniu”

Jak wspomniano powyżej, współistnienie trzech szyn napięcia zasilającego powoduje różne wymagania dla elementów wykonawczych na różne szyny napięciowe, czyli różne wymagania dla półprzewodnikowych urządzeń zasilających. Różne szyny napięciowe wymagają różnych poziomów napięcia wytrzymywanego dla półprzewodnikowych urządzeń mocy. Różne zastosowania wymagają różnych prądów sterujących i różnych częstotliwości przełączania dla urządzeń zasilających.

Tor napięcia 48 V koncentruje zastosowanie poziomów mocy od 1 kW do 10 kW. Wśród nich dominują DC-DC i falowniki silnikowe. Biorąc pod uwagę napięcie wytrzymywane i poziom mocy, to właśnie one stanowią główne pole walki dla krzemowych tranzystorów MOSFET i GaN. Jednak obecnie zastosowanie GaN w elektronice samochodowej zajmie trochę czasu.

Poniższy rysunek przedstawia w celach informacyjnych niektóre odpowiednie obszary zastosowań urządzeń zasilających z krzemu, węglika krzemu i azotku galu.

Jeśli chodzi o urządzenia zasilające stosowane w szynach wysokiego napięcia, obecnie najgorętszym tematem jest węglik krzemu (SiC). Urządzenia zasilające z węglika krzemu mają zalety niskich strat przełączania, wysokiego napięcia wytrzymywanego, wysokiej temperatury roboczej i dużej zdolności rozpraszania ciepła, dzięki czemu system może pracować przy wyższym napięciu i wyższej częstotliwości, zmniejszając w ten sposób objętość elementów pasywnych, zmniejszając straty mocy systemu i poprawę gęstości mocy systemu. Jednakże, z drugiej strony, obecne urządzenia wykonane z węglika krzemu mają pewne wady w porównaniu z urządzeniami wykonanymi z krzemu. Na podstawie kompleksowych wyników wierzymy, że urządzenia zasilające z krzemu i węglika krzemu będą współistnieć w przyszłości przez dłuższy czas, w pełni wykorzystując swoje mocne strony w swoich dziedzinach.

Według analiz i informacji testowych firmy Infineon, system zasilania wykorzystujący urządzenia z węglika krzemu może zmniejszyć straty mocy o około 7.6% w porównaniu z systemem zasilania wykorzystującym urządzenia krzemowe przy tym samym poziomie mocy, w tym redukcję strat mocy podczas jazdy silnikiem i redukcja strat mocy podczas odzyskiwania energii silnika.

Poniższy rysunek przedstawia porównanie zestawu danych eksperymentalnych dotyczących różnic w zużyciu energii przez urządzenia zasilające, w których silnik wykorzystuje tranzystor IGBT na bazie krzemu oraz tranzystor MOSFET z węglika krzemu przy różnych prędkościach obrotowych i momentach obrotowych. Można zauważyć, że przy prędkości silnika wynoszącej 2667 obr./min i momencie obrotowym wyjściowym 553.3 Nm, zużycie energii przez tranzystor IGBT na bazie krzemu jest o około 13% mniejsze niż w przypadku tranzystora MOSFET z węglika krzemu.

Na tej podstawie możemy w przybliżeniu określić scenariusze zastosowań tranzystorów IGBT na bazie krzemu i tranzystorów MSOFET z węglika krzemu w sterowaniu falownikiem, jak pokazano na poniższym rysunku:

Zastosowanie rozwiązania hybrydowego, wspólnego dla tranzystorów IBGT na bazie krzemu i tranzystorów MOSFET z węglika krzemu, pozwala w pełni wykorzystać ich zalety i wzajemnie uczyć się od mocnych stron. Silnik napędzany tranzystorem IGBT na bazie krzemu może w pełni wykorzystać swoją zaletę, jaką jest mniejsza strata mocy niż w przypadku tranzystorów MOSFET przy dużym natężeniu prądu, co przede wszystkim zapewnia wysoki moment obrotowy, odzwierciedlający wydajność przyspieszania całego pojazdu; Jednak silnik napędzany tranzystorem MOSFET z węglika krzemu pracuje więcej w warunkach przelotowych, co poprawia efektywność wykorzystania energii. Aby osiągnąć oba cele i mieć zarówno rybę, jak i niedźwiedzią łapę.

Może to sprawić, że pojazd utrzyma ten sam zasięg przelotowy, jednocześnie zmniejszając pojemność akumulatora, zmniejszając w ten sposób jego koszt i rekompensując wzrost kosztów spowodowany wprowadzeniem urządzeń zasilających z węglika krzemu. Jednocześnie zmniejszenie pojemności akumulatora i zwiększenie gęstości mocy falownika może również zmniejszyć masę pojazdu i poprawić efektywność wykorzystania energii przez cały pojazd.

Zastrzeżenie: Ten artykuł jest reprodukowany z „Infineon Automotive Electronics Ecphere”. Ten artykuł przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sacco Micro ani branży. Służy wyłącznie do ponownego drukowania i udostępniania w celu wspierania ochrony praw własności intelektualnej. Przy przedruku proszę podać oryginalne źródło i autora. Jeśli doszło do naruszenia, skontaktuj się z nami, aby je usunąć.

Tel firmy: +86-0755-83044319
Faks/faks:+86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Menedżer Li
QQ: 332496225 Menedżer Qiu
Adres: pokój 809, blok C, budynek Zhantao Technology, nr 1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, Shenzhen