Ausführliche Erklärung von Wechselrichtern in Elektrofahrzeugen
Ein Wechselrichter ist ein Gerät, das den von der Batterie gelieferten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt. Mit diesem Wechselstrom treibt der Motor eines Elektrofahrzeugs die Räder an. Um die Energieeffizienz des gesamten Elektrofahrzeugs zu verbessern, muss der Energieverlust des Wechselrichters minimiert werden.
Übersicht Wechselrichter
Ein Wechselrichter in einem Elektrofahrzeug ist ein Gerät, das den von der Batterie gelieferten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt. Denn der in Elektrofahrzeugen verbaute Fahrmotor wird meist mit Wechselstrom angetrieben. Die Ausgangsleistung des Wechselrichters wird entsprechend der Ausgangsleistung des Motors eingestellt (30 kW bis 400 kW usw.).
Normalerweise beträgt die Anzahl der in einem Auto installierten Wechselrichter etwa 1 bis 2. Bei einem Nabenmotortyp (eine Methode, bei der jeder Reifen von einem Motor angetrieben wird) ist jedoch für jeden Motor ein Wechselrichter erforderlich.
Über die Motortypen
Es gibt zwei Haupttypen von Motoren, nämlich bürstenbehaftete Scheibenmotoren und bürstenlose Motoren. Für kleine Geräte werden bürstenbehaftete Scheibenmotoren verwendet. Da sie mit Gleichspannung betrieben werden, sind sie relativ einfach zu steuern. Bürstenlose Motoren legen Wert auf Energieeffizienz und eignen sich für Situationen, in denen eine feine Anpassung der Drehzahl (Geschwindigkeit) erforderlich ist. Sie werden in Fahrmotoren zum Antrieb usw. eingesetzt. Da sie mit Wechselstrom angetrieben werden, sind Wechselrichter, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, unverzichtbar.
Markt- und Ausrüstungstrends
Mit zunehmender Zahl an Elektrofahrzeugen wird auch die Zahl der verbauten Wechselrichter steigen. Darüber hinaus tendieren Motoren mit zunehmender Fahrleistung zu höheren Leistungen, so dass auch Wechselrichter über eine höhere Leistung (hohe Leistung) verfügen müssen. Als Funktionen/Leistungen, die von elektronischen Komponenten benötigt werden, aus denen zukünftige Wechselrichter bestehen, können „hohe Leistung“, „hohe Hitzebeständigkeit“ und „Miniaturisierung/leichtes Gewicht“ aufgeführt werden. Die Anforderungen für jeden sind wie folgt.
- Hohe Leistung
Um die hohe Leistung des Motors zu unterstützen, muss auch der Wechselrichter eine hohe Leistung (hohe Leistung) haben. Hohe Leistung bedeutet hohe Spannung (von derzeit 400 V auf 800 V in der Zukunft) und hohen Strom, daher müssen die Halbleiter, aus denen der Wechselrichter besteht, auch hohe Leistung unterstützen.
- Hohe Hitzebeständigkeit
Mit der Miniaturisierung elektronischer Komponenten nimmt auch die pro Flächeneinheit aufgenommene Wärmemenge zu. Indem sie hitzebeständig gemacht werden, kann eine Alterung verhindert werden, die durch die von den Bauteilen selbst erzeugte Wärme und die von umliegenden Bauteilen aufgenommene Wärme verursacht wird.
- Miniaturisierung/Leichtbau
Faktoren wie hohe Leistung machen die Ausrüstung größer und schwerer, was sich auf die Reichweite auswirkt. Daher ist es notwendig, hohe Leistung bei gleichzeitiger Miniaturisierung/Leichtgewicht zu unterstützen.
Schaltungsaufbau des Wechselrichters
Gesamtstruktur
Der Wechselrichter besteht aus den folgenden Schaltkreisen.
- Rauschfilter: Unterdrückt Geräusche von außen oder vom Schaltkreis
- Spannungsmessung: Spannungsmessung zur Steuerung der Wandlerschaltung
- Spannungsumwandlungsschaltung: Wandelt Spannung durch Schaltvorgang über FET usw. um.
- Strommessung: Strommessung zur Steuerung der Wandlerschaltung
- Steuerkreis: Steuert den Umwandlungskreis usw.
- DC/DC-Wandler: Versorgt den Steuerkreis mit Strom
- Kommunikation IF: Kommunikationsschaltung mit der Außenwelt
