Asignaturas:
- Introducción
- Descripción general del sistema HV
- Operación del convertidor
- Convertidor de carga
Introducción:
Encontramos convertidores en vehículos híbridos y totalmente eléctricos. El convertidor convierte un voltaje CC alto en un voltaje CC bajo. Por eso llamamos a este componente convertidor DC-DC. El alto voltaje de la batería HV de 200 a 600 voltios (según el vehículo) se convierte en el convertidor en 14 voltios CC para la batería de a bordo. Los componentes eléctricos del interior y exterior (como iluminación, radio, cerraduras de puertas, motores de elevalunas eléctricos, etc.). reciben tensión y corriente de esta batería.
El convertidor está integrado en el vehículo como componente propio de alto voltaje. La conexión del cable de alta tensión se reconoce por la tapa de plástico naranja.
El convertidor contiene dos bobinas con un núcleo de hierro dulce entre ellas. Una alta corriente fluye a través de las bobinas. Debido a la generación de calor, el convertidor se conecta al sistema de refrigeración. El refrigerante circulante absorbe el calor y lo transfiere al radiador.
Descripción general del sistema HV:
El alto voltaje de la batería HV se envía al inversor conduce. La conversión de CC a CA se realiza en el inversor (el voltaje se invierte de CC a CA). Con esta tensión alterna se pone en movimiento el motor eléctrico de alta tensión (síncrono o asíncrono).
La batería HV también alimenta el DC-DCconvertidor que convierte el alto voltaje en un voltaje a bordo de 12 a 14 voltios.
La siguiente figura muestra esquemáticamente los componentes del sistema HV.
Funcionamiento del convertidor:
El convertidor está montado entre la batería HV y la batería de a bordo de 12 voltios. La siguiente imagen muestra los componentes de izquierda a derecha:
- batería de a bordo de 12 voltios;
- condensador (elco);
- bobina de supresión (para filtrar picos de alta frecuencia);
- diodos (rectificadores);
- transformador con bobinas aisladas galvánicamente;
- Puente H con cuatro transistores;
- batería de alto voltaje
La transferencia de alto voltaje a 14 voltios se realiza mediante inducción de bobinas. La conexión entre los sistemas de baja y alta tensión está aislada galvánicamente: esto significa que no existe ninguna conexión conductora entre los dos sistemas.
De entrante La bobina (N2, lado HV) proporciona un campo magnético alterno en el núcleo de hierro dulce. El Extrovertido La bobina (N1, lado de 14 voltios) está en un campo magnético alterno. Esto crea tensión.
La ECU del sistema HV enciende los transistores T2 y T3 (consulte la siguiente figura). El transistor T2 conecta así el positivo de la batería HV a la parte inferior de la bobina primaria. La corriente sale de la parte superior a través de la bobina y regresa al negativo de la batería HV a través del transistor T3.
La corriente primaria provoca un campo magnético en el transformador, que genera un voltaje en la bobina secundaria. El campo magnético generado y por tanto la tensión son menores en la bobina secundaria que en la bobina primaria. La batería izquierda y el condensador se cargan con una tensión continua de unos 14,4 voltios.
El transformador sólo funciona con tensiones alternas. Debido a que las baterías solo suministran voltaje continuo, se crea un campo magnético variable al encender y apagar los transistores.
Por esta razón, los transistores T2 y T3 se apagan, tras lo cual T1 y T4 se encienden inmediatamente. La corriente en la bobina primaria ahora fluye en la dirección opuesta (de arriba a abajo). De este modo se genera un campo magnético opuesto en el transformador y, con ello, también una tensión opuesta en el secundario. También en esta situación, la tensión de carga de la batería y del condensador es de unos 14,4 voltios.
Ejemplo:
- Entrada de CA: 201,6 voltios;
- N1: 210 vueltas, R = 27,095 Ω;
- N2: 15 vueltas, R = 0,138 Ω;
- Relación de bobinado (i) = N1: N2 = 210:15 = 14;
- Salida de CA = Entrada de CA: i = 201,6: 14 = 14,4 voltios;
- P pulg = U^2 : R = 201,6^2 : 27,095 = 1500 vatios;
- P out (sin pérdidas) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 vatios;
- Eficiencia = 90%;
- P de salida (real) = P de salida * eficiencia = 1500 * 0,9 = 1350 vatios;
- Corriente de la batería (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 Amperios.
Convertidor de carga:
La siguiente imagen muestra una descripción general del sistema, incluido el convertidor elevador y el inversor de un Toyota Prius.
La tensión de la batería de 201,6 voltios se convierte en una tensión continua de 650 voltios en el convertidor elevador. Se utilizan una bobina y dos IGBT (transistores) para generar un voltaje de inducción. La bobina del reactor se muestra en el convertidor elevador entre el condensador (izquierda) y los IGBT T1 y T2. Al accionar/no accionar continuamente los transistores, se genera un voltaje de inducción en la bobina del reactor, que carga el condensador.
El diodo asegura que el voltaje de carga aumente hasta que alcance los 650 voltios.
Páginas relacionadas:
- Propulsión eléctrica (Descripción general);
- batería de alto voltaje;
- Inversor.
