Inverseur de traction - qu'est-ce que c'est ?
Qu'est-ce qu'un convertisseur de traction ?
Puces ou modules importants pour l'inverseur de traction
Quelques-unes des puces ou modules les plus importants d'un inverseur de traction : le microcontrôleur (MCU), le pilote de grille isolé et l'alimentation en tension isolée.
Contrôle en temps réel MCU
La réduction de la taille et du poids de l'onduleur de traction des véhicules électriques peut augmenter l'autonomie et réduire les coûts, ce qui nécessite une innovation continue des MCU. L'un des moyens de réduire la taille et le poids consiste à faire tourner le moteur à des vitesses plus élevées (>20 kRPM). Pour ce faire, il faut optimiser la boucle de contrôle pour une faible latence, depuis la lecture du convertisseur analogique-numérique (ADC) jusqu'au calcul du contrôle orienté champ (FOC), en passant par la technologie de modulation de largeur d'impulsion (PWM).
Pilote de porte
À mesure que les niveaux de puissance des convertisseurs de traction approchent les 500 kW, l'amélioration de l'efficacité (réduction des pertes d'énergie tout au long du cycle d'entraînement) est une considération majeure dans la conception du circuit d'attaque de la porte. Les autres exigences de conception comprennent la densité de puissance, le poids, la hauteur, la sécurité fonctionnelle et le coût.
Pour améliorer l'efficacité, les transistors à effet de champ (FET) en carbure de silicium (SiC) sont largement utilisés dans l'industrie. Dans le même temps, les pilotes de grille isolés alimentés par des commutateurs deviennent plus sophistiqués et comprennent désormais la détection ADC isolée, plusieurs modes de protection contre les surintensités, la surveillance de l'alimentation de polarisation, la surveillance de la grille, les états de sécurité programmables, l'autotest intégré, etc. Une nouvelle caractéristique est le "temps réel", c'est-à-dire la force de commande de la porte en fonction du temps.
Alimentation de polarisation
Les véhicules électriques ont besoin d'onduleurs de traction pour une conversion efficace de l'énergie afin de prolonger l'autonomie de la batterie à chaque cycle de décharge complet. L'alimentation de polarisation isolée du pilote de grille permet d'obtenir un rendement élevé en minimisant les pertes de puissance par conduction du module de puissance SiC.
Le réglage de la tension de grille au niveau maximum autorisé permet de réduire la résistance du drain à la source (RDS(on)) tout en garantissant la fiabilité. Lorsque le courant dans l'onduleur de traction approche et dépasse 400 A, il est important de réduire R DS(on), car une résistance plus élevée entraînera des pertes de puissance conduites excessives.
Explorer les tendances en matière de conception d'onduleurs de traction pour VE
One of the very significant changes to drive higher performance in electric vehicles is the shift from insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) to silicon carbide (SiC) technology for the high-voltage power switches used in traction inverters.
Le SiC étant plus efficace que l'IGBT et améliorant l'utilisation de l'énergie stockée dans la batterie, il s'agit d'une mise à niveau naturelle. En outre, le SiC est plus petit et fonctionne plus froidement que les IGBT, ce qui réduit encore le poids du système d'entraînement, l'encombrement mécanique et le gaspillage d'énergie.
Mais le passage au SiC pose de nouveaux défis. Par rapport aux IGBT, le SiC est plus susceptible d'être endommagé par des courts-circuits, de sorte que les véhicules électriques ont besoin d'une technologie de commande de grille plus adaptée à la migration vers le SiC.
Nouvelle génération d'onduleurs de traction
Cette nouvelle génération d'onduleurs de traction améliore l'efficacité et les performances des véhicules électriques en fournissant.. :
- Supporte une haute tension de 800V. La plupart des véhicules électriques utilisent aujourd'hui des batteries de 400 V, mais l'industrie évolue lentement vers 800 V. bloc-batterie. Un moteur de 800 V peut fonctionner à une vitesse deux fois plus élevée par minute, mais il présente en même temps un risque plus élevé de perte d'énergie et de gaspillage. Les microcontrôleurs (MCU) haute performance basés sur Arm® et les pilotes de grille rapides de TI sont prêts à relever le défi, avec un contrôle rapide de la boucle de courant qui ajuste l'algorithme de commutation du moteur tous les millionièmes de seconde.
- La sécurité sur la route. Notre technologie d'isolation exclusive permet aux voitures et à leurs batteries haute tension de fonctionner en toute sécurité sur la route. En outre, nos microcontrôleurs automobiles et autres composants pour les onduleurs de traction et la commande des moteurs sont conformes aux normes de sécurité fonctionnelle, ce qui aide les concepteurs de systèmes à atteindre des niveaux de sécurité fonctionnelle allant jusqu'à ASIL-D.
- Améliorer la fiabilité. Nos produits et nos systèmes contribuent à prolonger la durée de vie des onduleurs de traction et d'autres composants critiques des véhicules électriques en améliorant l'isolation capacitive, la détection des défauts et la surveillance de l'état, y compris la surveillance de la température et de la tension. Ces diagnostics et vérifications de composants fournissent une alerte précoce et des options d'action pour le système, aidant les constructeurs automobiles à réduire le taux de défaillance des composants critiques en fonction du temps.
Une nouvelle génération de moteurs légers à très haut régime fera peut-être la une des journaux lorsque ces caractéristiques seront pleinement exploitées, mais les conducteurs de VE avertis comprendront que ce sont les progrès réalisés dans le convertisseur de traction qui rendront possibles la plupart des améliorations en termes de performances et de fiabilité.
