Дистрибуторите в подкрепа на електромобилността

09.04.2013   |   Начало»Експертно

Редактор
Пепа Петрунова

Редактор
Пепа Петрунова

Преходът към електрическа мобилност е една от основните движещи сили за разработката на нови компоненти и технологии. Той също поставя нови задачи пред производителите на автомобили, OEM производителите и доставчиците. Дистрибуторите могат да окажат ценна начална помощ за тяхното решаване.

Към силовите електронни системи, използвани в електрическите и хибридните автомобили, спадат освен самото задвижване също и системата за управление на акумулаторите, свързана с инверторната технология, също и управлението на големи токове и напрежения при натоварване и рекуперация. Основните цели на повечето разработки са увеличаване на ефективността и експлоатационния срок на системата при колкото е възможно по-ниски общи разходи. Тези фактори често са в противоречие, понеже високите честоти на комутация в инверторите се съпътстват от високи температури на преходите, които съкращават живота на мощните полупроводникови елементи.

Могат да помогнат компоненти с малки комутационни загуби, като SiC IGBT, осигуряващи по-голяма енергийна плътност и компактни конструкции с по-ниски изисквания към управлението на температурния режим. Те имат значително по-малки паразитни капацитети в сравнение с традиционните силициеви технологии и поради това имат по-малки комутационни загуби, генерират по-малко топлина и пропускат по-голям ток на единица площ.

„По-стабилният“ материал издържа на по-високи температури с по-ниски съпротивления в отпушено състояние и поради това се постигат по-високи честоти на комутация при по-малко загряване. В момента Rohm произвежда първите серийни SiC IGBT и съответните диоди. Тези силови елементи на базата на силициев карбид са с 85% по-малки комутационни загуби в сравнение със силициевите IGBT с един защитен диод. Поради по-малката отделена топлина, въпреки по-голямата енергийна плътност, се удължава животът на компонентите, а оттук и на цялата система - решаващ за електрическите автомобили показател.

Електронна система за управление на двигателя, която би трябвало да се смени след десет години, би била неприемлива за крайния потребител. Къде е проблемът: В момента пазарът не е готов да плати високата цена за SiC IGBT. Освен това се променя значително и профилът на изискванията за бързодействие на драйверните модули и пасивните елементи на схемите, както и изискванията за електромагнитна съвместимост. Докато цената на SiC IGBT не стане приемлива за пазара, никога не трябва да се излиза извън безопасната работна област (SOA) на компонентите, трябва да се избягват високите температури и по този начин да се гарантира дълъг срок на експлоатация на целия електронен модул.

Електромобилността изисква също изцяло нови подходи при монтажа. Компанията Bosch Semiconductor разработи първите IGBT, при които мощните контакти не трябва да се завинтват, а могат да се заваряват. Понеже контактните съединения към чипа са реализирани без проводници, IGBT е значително по-устойчив на вибрации. Надеждността се увеличава поради отсъствието на натоварване от въртящия момент при завинтването.

Заварените връзки отвеждат топлината по-ефективно чрез главния съединител, което допълнително увеличава надеждността и срока на експлоатация на системата, съотв. позволява по-висока работна честота. Освен това е възможна по-компактна конструкция в сравнение с корпусите на модули, които се завинтват. Допълнително предимство: Цялата система може да се произвежда по-ефективно, понеже контактите се осъществяват фабрично.

Акумулатори на енергия
Основната цел при разработката на нови акумулатори на енергия е висока плътност на монтажа при оптимално управление на температурния режим и малко тегло. Една интересна алтернатива на акумулаторите или системите само с горивни клетки е комбинацията на същите с двуслойни кондензатори, разработване от Maxwell. Те превъзхождат акумулаторите почти по всички характеристики, като единственото изключение е енергийната плътност. Поради това те не са подходящи за единствен акумулатор на енергия за задвижване. Обаче способността им за бързо натрупване и отдаване на голямо количество енергия ги прави идеално допълнение за квази паралелна работа с акумулаторите. При пътуването акумулаторът или двигателят с вътрешно горене подават постоянно средно количество енергия. Пиковите мощности при ускорение и спиране се отдават, съответно поемат за кратко време от кондензаторите. По този начин се осъществяват по-малко цикли на зареждане на акумулаторите, което увеличава техния живот. Освен това двуслойните кондензатори допринасят за по-добрата обща ефективност и забележително ускорение на електрическите и хибридните автомобили.

Ролята на дистрибутора
Оптималното решение никога не зависи само от един компонент, а от точното съгласуване на всички компоненти. Затова е важно винаги да се анализира и оценява общото решение – както от техническа гледна точка, така и от гледна точка на разходите и ползите. Пасивните и електромеханичните компоненти често са също толкова важни и имат също висок дял в себестойността, като полупроводниковите. Дистрибуторите с тяхната богата гама от компоненти, съответно технологично и пазарно ноу-хау и силна позиция на автомобилния пазар са мощен партньор в съревнованието за електрическа мобилност.

Ключови думи: Андреас Манглер   Rutronik Elektronische Bauelemente   OEM  

Област: Експертно