Tárgyak:
- bevezetés
- A HV rendszer áttekintése
- Az átalakító működése
- Boost konverter
Bevezetés:
Átalakítókat találunk hibrid és teljesen elektromos járművekben is. Az átalakító a nagy egyenfeszültséget alacsony egyenfeszültséggé alakítja. Ezért ezt az alkatrészt DC-DC átalakítónak nevezzük. A HV-akkumulátorból származó 200–600 voltos (járműtől függően) magas feszültséget az átalakító 14 voltos egyenárammá alakítja át a fedélzeti akkumulátor számára. A belső és külső elektromos alkatrészek (például világítás, rádió, ajtózárak, elektromos ablakmotorok stb.). ez az akkumulátor látja el feszültséggel és árammal.
Az átalakító saját nagyfeszültségű alkatrészeként van beépítve a járműbe. A nagyfeszültségű kábel csatlakozását a narancssárga műanyag kupakról lehet felismerni.
Az átalakító két tekercset tartalmaz, amelyek között puha vasmag található. A tekercseken nagy áram folyik át. A hőfejlődés miatt a konverter a hűtőrendszerre csatlakozik. A keringő hűtőfolyadék elnyeli a hőt és továbbítja a radiátornak.
A HV rendszer áttekintése:
A HV-akkumulátor nagyfeszültsége a inverterek dirigálja. Az egyenáramról váltakozó áramra történő átalakítás az inverterben történik (a feszültség egyenfeszültségről váltakozó feszültségre vált). A nagyfeszültségű villanymotor (szinkron vagy aszinkron) ezzel a váltakozó feszültséggel indul mozgásba.
A HV akkumulátor a DC-DC tápellátását is biztosítjaátalakító amely a nagyfeszültséget 12-14 voltos fedélzeti feszültséggé alakítja.
A következő ábra a HV rendszer komponenseit mutatja vázlatosan.
Az átalakító működése:
Az átalakító a HV akkumulátor és a 12 voltos fedélzeti akkumulátor közé van szerelve. Az alábbi képen az alkatrészek láthatók balról jobbra:
- 12 voltos fedélzeti akkumulátor;
- kondenzátor (elco);
- elnyomó tekercs (nagyfrekvenciás csúcsok szűrésére);
- diódák (egyenirányítók);
- transzformátor galvanikusan leválasztott tekercsekkel;
- H-híd négy tranzisztorral;
- HV akkumulátor
A nagyfeszültség 14 V-ra történő átvitele tekercsek indukciójával történik. A kis- és nagyfeszültségű rendszerek közötti kapcsolat galvanikusan le van választva: ez azt jelenti, hogy a két rendszer között nincs vezető kapcsolat.
De beérkező tekercs (N2, HV oldal) váltakozó mágneses teret biztosít a lágyvas magban. A Kimenő tekercs (N1, 14 voltos oldal) váltakozó mágneses térben van. Ez feszültséget szül.
A HV rendszer ECU-ja bekapcsolja a T2 és T3 tranzisztorokat (lásd a következő ábrát). A T2 tranzisztor így összeköti a HV akkumulátor pozitívját a primer tekercs aljával. Az áram felülről a tekercsen keresztül távozik, és a T3 tranzisztoron keresztül visszafolyik a HV akkumulátor negatív oldalára.
A primer áram mágneses mezőt hoz létre a transzformátorban, amely feszültséget generál a szekunder tekercsben. A szekunder tekercsben a generált mágneses tér és ezáltal a feszültség is kisebb, mint a primer tekercsben. A bal oldali akkumulátort és a kondenzátort körülbelül 14,4 V egyenfeszültséggel töltik.
A transzformátor csak váltakozó feszültséggel működik. Mivel az akkumulátorok csak egyenfeszültséget szolgáltatnak, a tranzisztorok be- és kikapcsolása változó mágneses mezőt hoz létre.
Emiatt a T2 és T3 tranzisztorok kikapcsolnak, majd a T1 és T4 azonnal bekapcsol. A primer tekercsben lévő áram most az ellenkező irányba (fentről lefelé) folyik. Ennek eredményeként a transzformátorban ellentétes mágneses tér jön létre, és ezért a szekunder tekercsben is ellentétes feszültség. Az akkumulátor és a kondenzátor töltési feszültsége ebben a helyzetben is 14,4 volt körül mozog.
példa:
- AC bemenet: 201,6 volt;
- N1: 210 fordulat, R = 27,095 Ω ;
- N2: 15 fordulat, R = 0,138 Ω;
- tekercselési arány (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
- AC ki = AC be : i = 201,6 : 14 = 14,4 volt;
- P in = U^2 : R = 201,6^2 : 27,095 = 1500 Watt;
- P ki (veszteségmentes) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 Watt;
- Hatékonyság = 90%;
- P out (tényleges) = P out * hatásfok = 1500 * 0,9 = 1350 Watt;
- Az akkumulátor áramerőssége (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 Amper.
Boost konverter:
Az alábbi képen a rendszer áttekintése látható, beleértve a boost konvertert és a inverterek egy Toyota Priusról.
Az akkumulátor 201,6 V-os feszültségét 650 V-os egyenfeszültséggé alakítja át a boost konverter. Egy tekercset és két IGBT-t (tranzisztort) használnak az indukciós feszültség létrehozására. A reaktortekercs a kondenzátor (bal oldali) és a T1 és T2 IGBT-k között található fokozó konverterben látható. A tranzisztorok folyamatos hajtásával/nem hajtásával indukciós feszültség keletkezik a reaktor tekercsében, ami a kondenzátor feltöltődését okozza.
A dióda biztosítja, hogy a töltési feszültség addig növekedjen, amíg a feszültség el nem éri a 650 voltot.
Kapcsolódó oldalak:
- Elektromos meghajtás (Áttekintés);
- HV akkumulátor;
- Inverter.
