Abstrakt

Politiky neutrální z hlediska uhlíku se týkají všech odvětví. Automobilový průmysl bude nevyhnutelně ovlivněn tím, jak se zrychluje přechod k elektromobilitě a dopravě šetrné k životnímu prostředí.

Pro systémy pohonů elektromobilů, zejména s ohledem na vývoj hybridních elektromobilů (HEV), které kombinují elektrický pohon se spalovacím motorem (ICE), jsou nezbytné měniče vysokého napětí.

V tomto článku budeme diskutovat o tom, proč se u pohonné jednotky se spalovacím motorem vyskytují vysoké teploty a která část tepelného managementu hnací jednotky elektromobilů je klíčovým aspektem, jež je třeba při konstruování komponent pohonů zvlášť brát v úvahu.

Kondenzátory MLCC X8L a X8G od firmy Samsung Electro-Mechanics zaručují vysokou spolehlivost i v extrémních teplotách.
  

Využití výkonových polovodičových součástek (SiC) a potřeba vysokoteplotních kondenzátorů MLCC

Dojezd elektrických vozidel je omezen kapacitou baterie. Jaké změny by byly nutné pro prodloužení dojezdu? Odpověď je jednoduchá: je třeba zvýšit kapacitu baterie a parametr MPGe (Miles Per Gallon gasoline equivalent, km/kW).

Zvýší-li se však kapacita baterie, prodlouží se také doba nabíjení, což je pro řidiče nepohodlné a je třeba na to reagovat.

Výrobci automobilů, aby omezili tuto nepříjemnost, nadále vyvíjejí a vylepšují systémy rychlého nabíjení. Pro zkrácení doby nabíjení jsou k dispozici dvě možnosti. První z nich je zvýšení nabíjecího napětí a druhá je zvýšení výkonu (kW) nabíječky elektrického vozidla (OBC – On-Board Charger).

Účinnost pohonné jednotky vozidla významně ovlivňuje také výběr typu polovodičových součástek použitých v jeho obvodech. V převodnících DC/DC pohonů elektromobilů jsou široce používány tranzistory MOSFET SiC, které pomáhají zvýšit hustotu výkonu zvýšením frekvence a napětí. Obvody s vysokým výkonem, jako jsou OBC a měniče, generují teplo, což vede k problémům s managementem teploty.

Pro snížení teploty se u těchto obvodů používají chladicí soustavy, jež odvádějí teplo generované výkonovými polovodičovými součástkami.

To je důvod, proč jsou kondenzátory 150 °C MLCC vyžadovány nejen v pohonných jednotkách se spalovacími motory, ale také v pohonných jednotkách elektrických vozidel.

Vysoká teplota v prostoru pohonné jednotky a elektrifikace vozidel

V rychlém růstu trhu s elektromobily se vyskytují neočekávané překážky, např. dodávka baterií nedrží krok s poptávkou. Globální výrobci OEM zaznamenali nedostatek minerálních surovin používaných v bateriích, a proto jejich ceny vzrostly.

Poptávka po vozidlech se spalovacími motory a vozidlech s hybridním pohonem přitom zůstává stejná a existuje společně s vozidly s čistě elektrickým bateriovým pohonem (BEV – Battery Electric Vehicle). Technický vývoj hnací jednotky se spalovacím motorem se doposud zaměřoval na zlepšení, jako jsou zvýšení jízdního výkonu, snížení spotřeby a omezení emisí.

Aby se snížily emise a spotřeba, je třeba snížit zatížení motoru.

Spalovací motor přes převodovku pohání vozidlo v jeho pohybu, ale část jeho výkonu je řemenovým převodem přenášena na pomocná zařízení. Výkon motoru je tak distribuován do alternátoru, olejového čerpadla (posilovač řízení, řazení v automatické převodovce atd.), vodního čerpadla a kompresoru klimatizace.

V konečném důsledku všechna tato mechanicky poháněná zařízení zvyšují spotřebu. K jejímu snížení může přispět náhrada těchto zařízení elektrickými alternativami.

Jsou vyžadovány další elektrické komponenty, jako jsou řídicí jednotka motoru ECU (Electronic Control Unit) a její snímače. Protože jsou umístěny v motorovém prostoru, jsou vystaveny vysokým teplotám. Obecně platí, že všechny komponenty hnacího ústrojí spalovacího motoru pracují při vysoké teplotě. Typicky výfukové plyny mají teplotu okolo 587 °C a motorový a převodový olej přibližně 148 °C, což přispívá ke zvýšení teploty v prostoru pohonné jednotky.

Výrobci OEM a dodavatelé pro automobilový průmysl proto poskytují údaje o teplotním zatížení v jednotlivých částech vozidla (mission profile). Je nezbytné vybrat vhodné komponenty s ohledem na teplotu prostředí, kde bude výrobek používán.

Kondenzátor 150 °C MLCC s vyšší kapacitou při velkém rozsahu pracovních teplot

Teplota a napětí jsou dva důležité faktory ovlivňující životnost kondenzátorů MLCC (Multilayer Ceramic Capacitor).

Kondenzátor 150 °C MLCC nejen zaručuje spolehlivou funkčnost i při vysoké teplotě, ale také má větší

kapacitu.