Aplikasi Power Elektronik dalam Aplikasi Otomotif
Penerapan perangkat solid-state seperti Dioda, silicon-controlled rectifier (SCR), Thyristor, gate turn-off thyristor, TRIAC, bipolar junction transistor (BJT), Power MOSFET dan sebagainya untuk kontrol dan konversi tenaga listrik disebut sebagai power elektronik.
Penerapan power elektronik dalam aplikasi otomotif memainkan peran utama dalam mengendalikan elektronik otomotif. Elektronik otomotif termasuk power steering listrik modern, HEV inverter utama, kontrol tubuh pusat, sistem pengereman, kontrol kursi, dan sebagainya.
Aplikasi power elektronik dengan komponen seperti MOSFET daya berbasis silikon dan IGBT yang digunakan sebagai sakelar power elektronik dalam sistem power train sistem kelistrikan dan elektronik otomotif untuk mengurangi ukuran keseluruhan. Dan juga untuk mengelola masalah panas di mana daya tinggi rentang kW digunakan untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar.
Keterbatasan dapat diatasi dengan menggunakan semikonduktor celah pita lebar seperti silikon karbida dengan suhu operasi tinggi yang memungkinkan menempatkan rangkaian di dekat lokasi suhu tinggi.
Ini memiliki konduktivitas panas dua atau tiga kali lebih tinggi dari silikon, yang akan menghilangkan kebutuhan blok tembaga besar dan jaket air. Silikon karbida memiliki tegangan gangguan tinggi dan mampu beralih pada frekuensi tinggi dengan kehilangan daya yang sangat kecil yang membuat ukuran keseluruhan rangkaian sangat kecil.
Dalam kasus elektronik otomotif, sistem yang dihasilkan secara elektrik digunakan dalam mobil seperti kendaraan jalan seperti telematika, sistem hiburan dalam mobil, carputers, dan sebagainya. Kebutuhan untuk mengendalikan mesin mobil berasal dari elektronik otomotif untuk pengendalian dan konversi yang tepat.
Elektronik otomotif diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis: elektronik mesin, elektronik transmisi, elektronik sasis, keselamatan aktif, bantuan pengemudi, kenyamanan penumpang dan sistem hiburan. Untuk sistem daya apa pun seperti DC/DC atau DC/AC atau AC/DC, diperlukan komponen power elektronik seperti pengontrol, driver gerbang, konverter, dan sebagainya.
Secara umum, berdasarkan persyaratan kendaraan atau pabrikan catu daya, pengontrol analog atau digital dipilih sedemikian sehingga parameter berikut termasuk biaya, integrasi, keandalan, dan fleksibilitas dipertimbangkan.
Aplikasi power elektronik dalam sistem kelistrikan dan elektronik otomotif mencakup sistem tegangan tinggi, pembangkit listrik otomotif, sakelar mode power supply (SMPS), konverter DC ke DC, drive listrik, traksi inverter atau konverter DC ke AC, komponen power elektronik, kebutuhan suhu tinggi, penerapan SMPS dalam sistem power train, dan sebagainya.
Sebagai contoh, perhatikan mobil modern, di mana kita dapat menemukan banyak komponen power elektronik seperti sakelar pengapian, modul kontrol, sensor kecepatan kendaraan, sensor kemudi dan komponen lainnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.
Alternator yang sering digunakan dalam aplikasi otomotif adalah alternator Lundell atau Claw-pole, karena cocok untuk performa yang keluar. Karakteristik medan dan angker dari alternator ini diperkuat oleh penggunaan power elektronik.
Alternator ini digunakan dalam mobil untuk memasok daya ke baterai dan sistem listrik saat mesin sedang berjalan. Alternator otomotif membutuhkan pengatur tegangan power elektronik untuk menghasilkan tegangan konstan pada terminal baterai dengan memodulasi arus medan kecil.
Untuk menghidupkan dan mematikan perangkat semikonduktor daya ini, teknik modulasi lebar pulsa (PWM) digunakan. Konverter berbasis elektronik berdaya kurang besar dan berukuran kecil digunakan untuk switching frekuensi tinggi karena sakelar ini mampu beroperasi di bawah frekuensi switching tinggi.
Penerapan power elektronik dalam switching telah membawa konsep soft-switching di mana sakelar mengalami tekanan rendah menggunakan mode LLC atau resonansi.
Konverter yang lunak, sangat andal, dan tahan lama ini sangat berguna di pasar elektronik otomotif. Ada konverter dua arah seperti 400 ke 12V untuk kendaraan listrik dan 48 hingga 12V untuk kendaraan listrik hibrida atau mesin pembakaran internal.
Jadi, untuk motor AC untuk memasok daya, daya yang disimpan dalam baterai dari sistem kelistrikan otomotif dan elektronik dari kendaraan listrik atau kendaraan listrik hibrida atau ICE memerlukan aplikasi power elektronik seperti konverter DC ke AC atau inverter listrik.
Penerapan power elektronik semakin meningkat dengan teknologi maju dalam sistem kelistrikan dan elektronik otomotif untuk meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan dengan suhu pengoperasian yang tinggi, meningkatkan fleksibilitas, keandalan, dan mengurangi ukuran keseluruhan rangkaian.
Penerapan power elektronik dalam aplikasi otomotif memainkan peran utama dalam mengendalikan elektronik otomotif. Elektronik otomotif termasuk power steering listrik modern, HEV inverter utama, kontrol tubuh pusat, sistem pengereman, kontrol kursi, dan sebagainya.
Mengapa Power Elektronik Digunakan dalam Aplikasi Otomotif?
Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita sering mengamati panas yang memancar dari mesin mobil setelah mobil dikendarai untuk jarak tertentu. Hal ini disebabkan sistem power train elektronik otomotif dengan mesin atau pembakaran internal atau motor sebagai salah satu subsistem yang beroperasi dengan suhu tinggi melebihi 125 derajat Celcius.Aplikasi power elektronik dengan komponen seperti MOSFET daya berbasis silikon dan IGBT yang digunakan sebagai sakelar power elektronik dalam sistem power train sistem kelistrikan dan elektronik otomotif untuk mengurangi ukuran keseluruhan. Dan juga untuk mengelola masalah panas di mana daya tinggi rentang kW digunakan untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar.
Keterbatasan dapat diatasi dengan menggunakan semikonduktor celah pita lebar seperti silikon karbida dengan suhu operasi tinggi yang memungkinkan menempatkan rangkaian di dekat lokasi suhu tinggi.
Ini memiliki konduktivitas panas dua atau tiga kali lebih tinggi dari silikon, yang akan menghilangkan kebutuhan blok tembaga besar dan jaket air. Silikon karbida memiliki tegangan gangguan tinggi dan mampu beralih pada frekuensi tinggi dengan kehilangan daya yang sangat kecil yang membuat ukuran keseluruhan rangkaian sangat kecil.
Aplikasi Power Elektronik
Aplikasi power elektronik diperluas ke berbagai bidang seperti Dirgantara, sistem kelistrikan otomotif dan sistem Otomotif, komersial, industri, perumahan, telekomunikasi, transportasi, sistem utilitas, dll.Dalam kasus elektronik otomotif, sistem yang dihasilkan secara elektrik digunakan dalam mobil seperti kendaraan jalan seperti telematika, sistem hiburan dalam mobil, carputers, dan sebagainya. Kebutuhan untuk mengendalikan mesin mobil berasal dari elektronik otomotif untuk pengendalian dan konversi yang tepat.
Elektronik otomotif diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis: elektronik mesin, elektronik transmisi, elektronik sasis, keselamatan aktif, bantuan pengemudi, kenyamanan penumpang dan sistem hiburan. Untuk sistem daya apa pun seperti DC/DC atau DC/AC atau AC/DC, diperlukan komponen power elektronik seperti pengontrol, driver gerbang, konverter, dan sebagainya.
Secara umum, berdasarkan persyaratan kendaraan atau pabrikan catu daya, pengontrol analog atau digital dipilih sedemikian sehingga parameter berikut termasuk biaya, integrasi, keandalan, dan fleksibilitas dipertimbangkan.
Aplikasi Power Elektronik dalam Elektronika Otomotif
Aplikasi power elektronik dalam sistem kelistrikan dan elektronik otomotif mencakup sistem tegangan tinggi, pembangkit listrik otomotif, sakelar mode power supply (SMPS), konverter DC ke DC, drive listrik, traksi inverter atau konverter DC ke AC, komponen power elektronik, kebutuhan suhu tinggi, penerapan SMPS dalam sistem power train, dan sebagainya.
Sebagai contoh, perhatikan mobil modern, di mana kita dapat menemukan banyak komponen power elektronik seperti sakelar pengapian, modul kontrol, sensor kecepatan kendaraan, sensor kemudi dan komponen lainnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.
1. Pembangkit Listrik Otomotif
Aplikasi power elektronik dalam sistem pembangkit listrik otomotif memberikan alternator otomotif dengan peningkatan efisiensi dan daya tinggi, bersama dengan suhu tinggi menahan kapasitas dan kepadatan daya tinggi dengan berbagai penelitian dalam merancang alternator dengan mode daya beralih aplikasi elektronik.Alternator yang sering digunakan dalam aplikasi otomotif adalah alternator Lundell atau Claw-pole, karena cocok untuk performa yang keluar. Karakteristik medan dan angker dari alternator ini diperkuat oleh penggunaan power elektronik.
Alternator ini digunakan dalam mobil untuk memasok daya ke baterai dan sistem listrik saat mesin sedang berjalan. Alternator otomotif membutuhkan pengatur tegangan power elektronik untuk menghasilkan tegangan konstan pada terminal baterai dengan memodulasi arus medan kecil.
2. SMPS (Switched Mode Power Supply)
Konsep SMPS didasarkan pada perangkat power elektronik seperti perangkat semikonduktor yang beroperasi dalam keadaan hidup yang memiliki tegangan nol dan keadaan off yang memiliki arus nol selama keadaan ini secara teoritis dengan efisiensi 100%.Untuk menghidupkan dan mematikan perangkat semikonduktor daya ini, teknik modulasi lebar pulsa (PWM) digunakan. Konverter berbasis elektronik berdaya kurang besar dan berukuran kecil digunakan untuk switching frekuensi tinggi karena sakelar ini mampu beroperasi di bawah frekuensi switching tinggi.
Aplikasi SMPS dalam Sistem Power Train
Sistem power train HEV, kendaraan listrik dan ICE membutuhkan kondisioner SMPS berikut seperti:- Pengereman regeneratif (AC/DC)
- Pengisi daya di dalam pesawat (AC/DC)
- Sistem baterai ganda (DC/DC)
- Motor traksi (DC/AC)
3. Konverter DC ke DC
Ada berbagai topologi konverter DC ke DC yang tersedia yang dapat digunakan berdasarkan persyaratan. Topologi ini diklasifikasikan sebagai topologi terisolasi dan non-terisolasi yang diadopsi dalam sistem power train.Penerapan power elektronik dalam switching telah membawa konsep soft-switching di mana sakelar mengalami tekanan rendah menggunakan mode LLC atau resonansi.
Konverter yang lunak, sangat andal, dan tahan lama ini sangat berguna di pasar elektronik otomotif. Ada konverter dua arah seperti 400 ke 12V untuk kendaraan listrik dan 48 hingga 12V untuk kendaraan listrik hibrida atau mesin pembakaran internal.
4. Traction Inverter (DC/AC)
Motor listrik adalah mesin yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dan terutama motor DC digunakan untuk tujuan ini, tetapi karena motor DC tidak dapat diandalkan, motor AC digunakan karena efisiensinya. Penerapan power elektronik dalam membangun pengendali untuk motor AC memiliki kemajuan luar biasa dari dua dekade terakhir.Jadi, untuk motor AC untuk memasok daya, daya yang disimpan dalam baterai dari sistem kelistrikan otomotif dan elektronik dari kendaraan listrik atau kendaraan listrik hibrida atau ICE memerlukan aplikasi power elektronik seperti konverter DC ke AC atau inverter listrik.
5. Pengisi Daya Di Dalam Motor (AC/DC)
Kendaraan dengan elektronik otomotif terdiri dari baterai yang perlu diisi; untuk tujuan pengisian ini, supply daya AC harus diubah menjadi DC. Kita tahu bahwa, daya dapat disimpan dalam baterai hanya dalam bentuk DC. Konversi AC ke DC ini dapat dilakukan oleh aplikasi konverter daya elektronik yang disebut sebagai penyearah.Penerapan power elektronik semakin meningkat dengan teknologi maju dalam sistem kelistrikan dan elektronik otomotif untuk meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan dengan suhu pengoperasian yang tinggi, meningkatkan fleksibilitas, keandalan, dan mengurangi ukuran keseluruhan rangkaian.