Elettronica di potenza per veicoli elettrici ed ibridi

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1 Elettronica potenza per veicoli elettrici ed ibri Schema un convertitore per automotive Input (DC o AC) Switches (IGBT e/o MOSFET e modulatori Filtri (passabasso LC) Carico (AC o DC) Circuiti controllo Interfaccia utente 1

2 (ideali) (ideali) 2

3 (reali) In un auto elettrica/ibrida la tensione in alternata solito proviene da un generatore sincrono, un alternatore, ecc L ingresso del raddrizzatore, quin, non vede una rete alternata a potenza prevalente, come i normali raddrizzatori per sistemi elettrici. L impedenza serie del generatore e la caduta tensione sui o del raddrizzatore non sono più trascurabili. (reali) Possono nascere fferenze notevoli fra l uscita del convertitori in conzioni vuoto e pieno carico. Tale caduta tensione deve essere compensata da un regolatore tensione. 3

4 monofase reali V a V 0 C 1 R 0 i A vuoto, per la presenza della capacità in uscita, la tensione in uscita eguaglia il picco della tensione in ingresso: V0 2Va 1.414V a Sotto carico, l impedenza del generatore e dei o causa una caduta tensione: Rs 1 i 2Vasin t2vd V V 0 D RDi dt L L s s V 0 pertanto, venta una grandezza variabile, fortemente legata alla corrente carico. PWM Rectifiers Struttura utilizzata in un EV e in un HEV per interfacciare il generatore alle batterie, e per controllare in recupero il motore propulsione 4

5 PWM Rectifiers dt dt dt a va Ria L SV 1 0 b vb Rib L S2V0 c vc Ric L SV 3 0 v RiL fcv dt Si effettua il controllo sulla tensione V 0 meante regolatore PI, la cui uscita si prende come riferimento dell ampiezza corrente. I* k ( V V ) k ( V V ) dt p * * 0 0 i j v i* I* e Motore propulsione anteriore Generatore Convertitori propulsione (Toyota Highlander) Motore propulsione posteriore 5

6 Convertitori per sorgenti multiple Celle a combustibile + supercapacitor R FC L FC D FC T + 11 T + 12 T + 13 i FC PEMFC T FC Inverter R sc L sc Convertitori per sorgenti multiple Batterie + supercapacitor R b L b T + 11 T + 12 T + 13 V b Inverter R sc L sc 6

7 Cascaded inverter i FC PEMFC R FC L FC D FC T + T + 11 T + 12 T + T T + 22 T + 21 V T DC2 FC T sc R sc L sc T - 23 T - 22 T - 21 inverter 1 inverter 2 T - sc j j 3 v V 3 DC1T11 T12 exp T13 exp 3 2 V T T T j j 3 3 DC exp 23exp 2 4 j j T 11 T 12 exp T 13 exp f 2 4 j j T21 T22 exp T23 exp f 2 2 v V f V f 3 3 DC11 DC 2 2 Cascaded inverter PEMFC R L FC FC D FC T + 11 T + 12 T + T T + T 22 T sc R L sc i sc i FC T FC V DC2 T - 23 T - 22 T - 21 inverter 1 inverter 2 T - sc 7

8 Cascaded inverter PEMFC R L FC FC D FC T + 11 T + 12 T + T T + T 22 T sc R L sc i sc i FC T FC V DC2 T - 23 T - 22 T - 21 inverter 1 inverter 2 T - sc Im (v) Im (v) Inverter 1 Im{v} v 13 v 12 output voltage V 23 III V 22 Inverter 2 output voltage v 23 v 22 v 13 v 12 II v 14 v 21 v 11 Re (v) v 11 Re (v) V 24 I V 20 V 21 Re{v} v 24 v25 v 14 v15 v26 v 16 v 15 v 16 v 23 v 22 v 24 v 21 v 25 v 26 V 25 V 26 8