ハイブリッドおよび電気自動車におけるインバーターとコンバーターの仕組み

クリスティーンとスコット・ゲーブルはハイブリッド自動車と代替燃料の専門家で、独自のバイオディーゼルを醸造し、廃植物油を使って 125,000 マイルを走行しました。

ハイブリッド車やその他の電気自動車 (EV) では、2 つの重要な要素が連携して電力を管理し、回路を充電します。 ここでは、これらの重要なコンポーネントであるインバーターとコンバーターがどのように連携して動作するかを説明します。

大まかに言うと、インバーターは、DC (直流) 電源から得られた電気を、デバイスや電化製品の駆動に使用できるタイプの AC (交流) に変換する電気デバイスです。 たとえば太陽光発電システムでは、ソーラーパネルによって充電されたバッテリーによって蓄えられた電力は、インバーターによって標準AC電力に変換され、プラグインコンセントやその他の標準120ボルト機器に電力が供給されます。

インバーターはハイブリッド車や EV 車でも同様の機能を果たし、動作理論は比較的単純です。たとえば、ハイブリッド バッテリーからの DC 電力は、インバーター ハウジング内の変圧器の一次巻線に供給されます。 。 電子スイッチ (通常は一連の半導体トランジスタ) を介して、電流の流れの方向が継続的かつ規則的にフリップフロップされます (電荷が一次巻線に流入し、その後突然反転して逆流します)。 電気の流入/流出により、変圧器の二次巻線回路に交流電流が生成されます。 最終的に、この誘導された交流電気は、電気自動車 (EV) の電気トラクション モーターなどの AC 負荷に電力を供給します。

整流器は、AC 電力を DC 電力に変換するという逆の動作を行うことを除いて、インバーターと同様のデバイスです。

正確には電圧コンバータと呼ばれるこの電気装置は、実際に電源の電圧 (AC または DC のいずれか) を変更します。電圧が下がります）。 コンバータの最も一般的な用途は、比較的低電圧源を取得し、高電力消費負荷での負荷の高い作業のために高電圧に昇圧することですが、逆に使用して軽負荷の電圧を下げることもできます。ロードソース。

インバータ/コンバータは、その名前が示すように、インバータとコンバータの両方を収容する 1 つのユニットです。 これらは、EV とハイブリッドの両方で電気駆動システムを管理するために使用されるデバイスです。 内蔵の充電コントローラーとともに、インバーター/コンバーターは回生ブレーキ中に再充電するためにバッテリー パックに電流を供給し、また車両の推進のためにモーター/ジェネレーターに電力を供給します。 ハイブリッドと EV はどちらも、物理的なサイズを抑えるために比較的低電圧の DC バッテリー (約 210 ボルト) を使用しますが、一般に高効率の高電圧 (約 650 ボルト) AC モーター/発電機も使用します。 インバータ/コンバータ ユニットは、これらの分岐電圧と電流タイプがどのように連携するかを決定します。

変圧器と半導体 (およびそれに伴う抵抗が発生する) を使用するため、これらのデバイスからは膨大な量の熱が放出されます。 コンポーネントの動作を維持するには、適切な冷却と換気が最も重要です。 このため、ハイブリッド車のインバーター/コンバーター設置には、エンジンの冷却システムから完全に独立した、ポンプとラジエーターを備えた独自の専用冷却システムが備えられています。

「太陽光発電の統合: パワーコンディショナとグリッド サービスの基礎」 米国エネルギー省。

「コンバータ、インバータ、制御装置」 自動車先進技術センター。

チェン、フア 他 「複合 DC-DC コンバータを使用した電動自動車パワートレイン アーキテクチャ」 IEEE トランス パワー エレクトロン、vol. 32、2017、pp. 98-116、doi:10.1109/TPEL.2016.2533347