ダイオードなどのソリッドステートデバイスのアプリケーション ilicon-controled rectifier（SCR）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ、トライアック、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）、パワーMOSFETなど、電力の制御と変換はpと呼ばれます。 ower electronics 。自動車用途におけるパワーエレクトロニクスの応用は、自動車用電子機器の制御において主要な役割を果たします。自動車用電子機器には、最新の電動パワーステアリング、HEVメインインバーター、中央ボディ制御、ブレーキシステム、シート制御などが含まれます。

自動車用途のパワーエレクトロニクス

パワーエレクトロニクスが自動車用途で使用される理由

私たちの日常生活では、車が一定の距離を走行した後、車のエンジンから放射される熱を頻繁に観察します。これは、125℃を超える高温で動作するサブシステムの1つとして、エンジンまたは内燃機関またはモーターを備えた自動車用電子機器のパワートレインシステムによるものです。シリコンベースなどのコンポーネントを備えたパワーエレクトロニクスのアプリケーションパワーMOSFET 全体のサイズを縮小するために、自動車の電気および電子システムのパワートレインシステムでパワーエレクトロニクススイッチとして使用されるIGBT。また、燃料効率を改善するためにkW範囲の高出力が使用されている熱問題の管理にも使用されます。

シリコンベースのデュアルチャネルMOSFET

“ブラウン管とその動作について説明する ”

制限は、回路を高温位置の近くに配置できる高い動作温度を持つ炭化ケイ素のようなワイドバンドギャップ半導体を使用することによって克服できます。シリコンの2〜3倍の熱伝導率を備えているため、大きな銅ブロックやウォータージャケットが不要になります。炭化ケイ素は高いブレークダウン電圧を持ち、非常に少ない電力損失で高周波でスイッチングできるため、回路全体のサイズが非常に小さくなります。

炭化ケイ素チップ

パワーエレクトロニクスの応用

パワーエレクトロニクスアプリケーション航空宇宙、自動車などのさまざまな分野に拡張されています電気および電子システム、商業、産業、住宅、電気通信、輸送、ユーティリティシステムなど。自動車用電子機器の場合、電気生成システムは、テレマティックスなどの道路車両、車載エンターテインメントシステム、カーピューターなどの自動車で使用されます。自動車のエンジンを制御する必要性は、適切な制御と変換のために自動車の電子機器に端を発しています。

自動車用電子部品

自動車用電子機器は、エンジン用電子機器、トランスミッション用電子機器、シャーシ用電子機器、アクティブセーフティ、運転支援、乗客の快適性、娯楽システムなど、さまざまなタイプに分類されます。 DC / DCまたはDC / ACまたはAC / DCなどの電力システムの場合、電力電子部品コントローラ、ゲートドライバ、コンバータなどが必要です。一般に、車両または電源メーカーの要件に基づいて、アナログまたはデジタルコントローラは、コスト、統合、信頼性、柔軟性などの次のパラメータが考慮されるように選択されます。

自動車エレクトロニクスにおけるパワーエレクトロニクスアプリケーション

自動車の電気および電子システムにおけるパワーエレクトロニクスのアプリケーションには、高電圧システム、自動車の発電、スイッチモード電源（SMPS）、 DC-DCコンバーター、電気駆動装置、トラクションインバーターまたはDCからACへのコンバーター、パワーエレクトロニクスコンポーネント、高温要件、パワートレインシステムでのSMPSの適用など。たとえば、上の図に示すように、イグニッションスイッチ、制御モジュール、車速センサー、ステアリングセンサー、その他のコンポーネントなど、多くのパワーエレクトロニクスコンポーネントを見つけることができる現代の自動車について考えてみます。

1.自動車用発電

自動車用発電システムへのパワーエレクトロニクスの応用は、スイッチモードパワーエレクトロニクスアプリケーションを備えたオルタネーターの設計におけるさまざまな研究により、高温耐力と高電力密度に加えて、改善された効率と高電力を自動車用オルタネーターに提供します。自動車用途で頻繁に使用されるオルタネーターは、必要な新たな性能に適しているため、ランデルまたはクローポールオルタネーターです。このオルタネーターの界磁および電機子特性は、パワーエレクトロニクスの使用によって強化されています。これらのオルタネーターは、エンジンの運転中にバッテリーや電気システムに電力を供給するために自動車で使用されます。自動車用オルタネーターにはパワーエレクトロニクスが必要です電圧レギュレーター小さな界磁電流を変調することにより、バッテリー端子に定電圧を生成します。

ランデルオルタネーターのカットビュー

2.スイッチモード電源（SMPS）

SMPSの概念は、理論的には100％の効率で、電圧がゼロのオン状態と電流がゼロのオフ状態で動作する半導体デバイスなどのパワーエレクトロニクスデバイスに基づいています。これらのパワー半導体デバイスのオンとオフを切り替えるにはパルス幅変調（PWM）技術使用されている。これらのスイッチは高いスイッチング周波数で動作できるため、かさばらず、小型のパワーエレクトロニクスベースのコンバータが高周波スイッチングに使用されます。

“簡単なヒューズの作り方 ”

SMPS

パワートレインシステムのSMPSアプリケーション

HEV、電気自動車、ICEのパワートレインシステムには、次のようなSMPSコンディショナーが必要です。

回生ブレーキ（AC / DC）
オンボード充電器（AC / DC）
デュアルバッテリーシステム（DC / DC）
トラクションモーター（DC / AC）

3.DC-DCコンバーター

要件に基づいて使用できるさまざまなDC-DCコンバータトポロジが利用可能です。これらのトポロジは、パワートレインシステムで採用されている分離トポロジと非分離トポロジに分類されます。スイッチングにおけるパワーエレクトロニクスの適用は、スイッチがLLCまたは共振モードを使用して低応力にさらされるソフトスイッチングの概念をもたらしました。これらのソフトスイッチング、高信頼性、長寿命のコンバータは、自動車用電子機器市場で非常に役立ちます。電気自動車には400〜12V、ハイブリッド電気自動車や内燃機関には48〜12Vなどの双方向コンバーターがあります。

DC-DCコンバーター

4.トラクションインバーター（DC / AC）

電気モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換するために使用される機械であり、主にDCモーターがこの目的で使用されますが、DCモーターの信頼性が低いため、ACモーターはその効率のために使用されます。 ACモーターのビルコントローラーへのパワーエレクトロニクスの応用は、過去20年間で大きな進歩を遂げました。したがって、ACモーターが電力を供給するために、電気自動車またはハイブリッド電気自動車またはICEの自動車の電気および電子システムのバッテリーに蓄えられた電力は、DCからACへのコンバーターまたは電気インバーター。

SPIインバーター

5.オンボード充電器（AC / DC）

自動車用電子機器を搭載した車両は、この充電目的で充電する必要のあるバッテリーで構成されており、供給AC電源をDCに変換する必要があります。電力はDCの形でのみバッテリーに蓄えることができることを私たちは知っています。このACからDCへの変換は、整流器と呼ばれるパワーエレクトロニクスコンバーターを使用して行うことができます。

自動車用バッテリー

パワーエレクトロニクスのアプリケーションは、高い動作温度でシステム全体の効率を改善し、柔軟性と信頼性を高め、回路の全体的なサイズを縮小するための自動車の電気および電子システムの技術の進歩とともに増加しています。自動車用電子機器におけるパワーエレクトロニクスの新しい革新的なアプリケーションを知っている場合は、以下のコメントセクションにアイデアやコメントを投稿してください。

写真クレジット：