MOSFETகள் மின்சார வாகனங்களில் (EVகள்) புதுமைகளை எவ்வாறு இயக்குகின்றன

கார்பன் உமிழ்வைக் குறைப்பதற்கான உலகளாவிய முயற்சிகள் மற்றும் புதைபடிவ எரிபொருட்களை நம்பியிருப்பதன் மூலம் மின்சார வாகனங்கள் (EV கள்) நிலையான போக்குவரத்தின் அடிப்படைக் கல்லாக விரைவாக வெளிப்பட்டுள்ளன. தூய்மையான, புத்திசாலித்தனமான மற்றும் திறமையான இயக்கம் தீர்வுகளுக்கான நுகர்வோர் தேவை அதிகரித்து வருவதால், EV களில் உள்ள தொழில்நுட்பம் முன்னோடியில்லாத வேகத்தில் தொடர்ந்து உருவாகி வருகிறது. இந்த மாற்றத்தின் மையத்தில் பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் உள்ளது, இது ஆற்றல் ஓட்டத்தை நிர்வகித்தல், செயல்திறனை மேம்படுத்துதல் மற்றும் மின்சார டிரைவ் டிரெய்ன்களின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை உறுதி செய்வதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

நவீன EV பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸில் உள்ள மிக முக்கியமான கூறுகளில் MOSFETகள் (மெட்டல்-ஆக்சைடு-செமிகண்டக்டர் ஃபீல்ட்-எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டர்கள்) அடங்கும். அதிக செயல்திறன், வேகமான மாறுதல் வேகம் மற்றும் கச்சிதமான வடிவமைப்பு ஆகியவற்றிற்கு பெயர் பெற்ற MOSFETகள் EV அமைப்புகள் முழுவதும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன - பேட்டரி மேலாண்மை மற்றும் இன்வெர்ட்டர்கள் முதல் வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் தீர்வுகள் வரை. துல்லியமான ஆற்றல் கட்டுப்பாட்டை செயல்படுத்துவதன் மூலமும், மின் இழப்பைக் குறைப்பதன் மூலமும், MOSFETகள் ஓட்டுநர் வரம்பு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், அடுத்த தலைமுறை மின்சார வாகனங்களில் புதுமைக்கு வழி வகுக்கும்.

MOSFET என்றால் என்ன, அது ஏன் EVகளில் முக்கியமானது

1.வரையறை மற்றும் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

MOSFET (மெட்டல்-ஆக்சைடு-செமிகண்டக்டர் ஃபீல்ட்-எஃபெக்ட் டிரான்சிஸ்டர்) என்பது மின்சக்தி மின்னணுவியலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு டிரான்சிஸ்டர் ஆகும். இது ஒரு சுவிட்ச் அல்லது பெருக்கியாக செயல்படுகிறது, கேட் மின்னழுத்தம் வழியாக மூல மற்றும் வடிகால் இடையே தற்போதைய ஓட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது. அதன் வேகமான மாறுதல், அதிக செயல்திறன் மற்றும் துல்லியமான ஆற்றல் கட்டுப்பாடு ஆகியவை மின்சார வாகன (EV) அமைப்புகளுக்கு அவசியமானவை.

2.பவர் MOSFET களின் நன்மைகள்

பவர் MOSFETகள் உயர் மின்னோட்டம் மற்றும் உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளுக்கு உகந்தவை, EV களுக்கு ஏற்றவை. முக்கிய நன்மைகள் அடங்கும்:

• உயர் மாறுதல் வேகம்:  இன்வெர்ட்டர்கள், மாற்றிகள் மற்றும் பேட்டரி அமைப்புகளில் விரைவான ஆற்றல் கட்டுப்பாடு.

• குறைந்த கடத்தல் இழப்புகள்:  வீணான ஆற்றலைக் குறைக்கிறது, செயல்திறன் மற்றும் வரம்பை மேம்படுத்துகிறது.

• கச்சிதமான, நம்பகமான வடிவமைப்பு:  இடம் மற்றும் செயல்திறன் கட்டுப்பாடுகள் கொண்ட இலகுரக EV அமைப்புகளுக்கு பொருந்துகிறது.

3.ஏன் MOSFETகள் பாரம்பரிய சாதனங்களை விட சிறப்பாக செயல்படுகின்றன

BJTகள் அல்லது மெக்கானிக்கல் ரிலேக்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​MOSFETகள் வேகமானவை, அதிக திறன் கொண்டவை மற்றும் நீடித்தவை. BJTகள் மெதுவாக இருக்கும், மேலும் ரிலேக்கள் பருமனாகவும் காலப்போக்கில் தேய்மானமாகவும் இருக்கும். MOSFETகள் வேகம், நம்பகத்தன்மை மற்றும் செயல்திறனை ஒருங்கிணைத்து, நவீன EV பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ்க்கு முக்கியமானதாக ஆக்குகிறது.

மின்சார வாகன பவர்டிரெய்ன் அமைப்புகளில் MOSFETகள்

1.பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகள் (BMS)

மின்சார வாகனங்களில், பேட்டரி பேக்கின் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளைக் கண்காணித்து கட்டுப்படுத்துவதற்கு பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு (BMS) பொறுப்பாகும். MOSFETகள் அதிவேக சுவிட்சுகளாகச் செயல்படுவதன் மூலம் இங்கு முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன, அவை மின்னோட்ட ஓட்டத்தை ஒழுங்குபடுத்துகின்றன, அதிக சார்ஜ் செய்வதைத் தடுக்கின்றன மற்றும் குறுகிய சுற்றுகளிலிருந்து பாதுகாக்கின்றன. இது பேட்டரி ஆயுள், பாதுகாப்பு மற்றும் நிலையான செயல்திறனை உறுதி செய்கிறது.

2.இன்வெர்ட்டர்கள்

இன்வெர்ட்டர் என்பது EV பவர்டிரெய்னில் உள்ள ஒரு மையக் கூறு ஆகும், இது பேட்டரியிலிருந்து DC பவரை இழுவை மோட்டாருக்குத் தேவையான AC சக்தியாக மாற்றுகிறது. பவர் MOSFET கள் இந்த செயல்முறையை அதிக செயல்திறன் மற்றும் வேகமான மாறுதலுடன் செயல்படுத்துகின்றன, ஆற்றல் இழப்புகள் மற்றும் வெப்ப உற்பத்தியைக் குறைக்கின்றன. இதன் விளைவாக, மேம்படுத்தப்பட்ட மோட்டார் செயல்திறன், சிறந்த முடுக்கம் மற்றும் நீட்டிக்கப்பட்ட ஓட்டுநர் வரம்பு ஆகியவற்றிலிருந்து EVகள் பயனடைகின்றன.

3.DC-DC மாற்றிகள்

ஒளியமைப்பு, இன்ஃபோடெயின்மென்ட் மற்றும் கண்ட்ரோல் யூனிட்கள் போன்ற EVயில் உள்ள வெவ்வேறு துணை அமைப்புகளுக்கு வெவ்வேறு மின்னழுத்த அளவுகள் தேவைப்படுகின்றன. MOSFET கள் DC-DC மாற்றிகளில் மின்னழுத்தத்தை நிலைப்படுத்தவும் குறைக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது அனைத்து கூறுகளுக்கும் சீரான மின்சாரம் வழங்குவதை உறுதி செய்கிறது. அவற்றின் செயல்திறன் தேவையற்ற ஆற்றல் நுகர்வு குறைக்க உதவுகிறது, ஒட்டுமொத்த அமைப்பின் செயல்பாட்டை மேம்படுத்துகிறது.

4. EV செயல்திறனில் நிஜ-உலக தாக்கம்

பவர்டிரெய்ன்-பிஎம்எஸ், இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் மாற்றிகள் முழுவதும் MOSFETகளை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம் மின்சார வாகனங்கள் உறுதியான செயல்திறன் மேம்பாடுகளை அடைகின்றன. நீளமான ஓட்டுநர் வரம்பு, மென்மையான முடுக்கம், அதிக நம்பகத்தன்மை மற்றும் மேம்பட்ட பாதுகாப்பு ஆகியவை இதில் அடங்கும். இறுதியில், MOSFET தொழில்நுட்பம் செயல்திறனை அதிகரிப்பது மட்டுமல்லாமல், EV களை மிகவும் நடைமுறை மற்றும் அன்றாட பயன்பாட்டிற்கு ஈர்க்கக்கூடியதாக மாற்றுவதற்கும் பங்களிக்கிறது.

MOSFETகள் மற்றும் ஆற்றல் திறன்

1.குறைந்த எதிர்ப்பு (Rds(on)) ஆற்றல் இழப்பைக் குறைக்கிறது

EV பயன்பாடுகளில் MOSFETகளைப் பயன்படுத்துவதன் மிக முக்கியமான நன்மைகளில் ஒன்று, Rds(on) என அறியப்படும் அவற்றின் குறைந்த எதிர்ப்புத் திறன் ஆகும். குறைந்த எதிர்ப்பு என்பது தற்போதைய கடத்தலின் போது வெப்பமாக குறைந்த ஆற்றல் வீணாகிறது. இது இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் DC-DC மாற்றிகள் போன்ற சுற்றுகளின் செயல்திறனை நேரடியாக மேம்படுத்துகிறது, மேலும் பேட்டரியின் ஆற்றலை வெப்பச் சிதறல் வடிவத்தில் இழக்காமல் உண்மையான உந்துதலுக்காகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது.

2.அதிக மாறுதல் வேகம் ஆற்றல் மாற்றும் திறனை மேம்படுத்துகிறது

பவர் MOSFETகள் மிக அதிக மாறுதல் வேகத்தில் செயல்பட வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த திறன் ஆற்றல் மாற்ற செயல்முறைகளில் முக்கியமானது, அங்கு விரைவான மாறுதல் இழப்புகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் துல்லியமான மின்னழுத்த ஒழுங்குமுறையை செயல்படுத்துகிறது. EV களில், அதிவேக மாறுதல் மென்மையான மோட்டார் கட்டுப்பாடு மற்றும் பேட்டரி, இன்வெர்ட்டர் மற்றும் மோட்டார் அமைப்புகளுக்கு இடையே மிகவும் திறமையான ஆற்றல் பரிமாற்றத்தை அனுமதிக்கிறது.

3.பேட்டரி ஆயுள் மற்றும் ஆற்றல் நுகர்வு மீது நேர்மறையான தாக்கம்

ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைப்பதன் மூலமும், மின் மாற்றத்தை மேம்படுத்துவதன் மூலமும், MOSFETகள் பேட்டரியின் ஒட்டுமொத்த அழுத்தத்தைக் குறைக்க உதவுகின்றன. மேம்படுத்தப்பட்ட செயல்திறன் என்பது பேட்டரி மிகவும் மெதுவாக டிஸ்சார்ஜ் செய்கிறது, ஓட்டுநர் வரம்பை திறம்பட நீட்டிக்கிறது. காலப்போக்கில், செல்கள் குறைவான ஆழமான வெளியேற்ற சுழற்சிகளுக்கு உட்படுவதால், இது நீண்ட பேட்டரி ஆயுளுக்கும் பங்களிக்கிறது. EV உரிமையாளர்களுக்கு, இதன் விளைவாக ஆற்றல் நுகர்வு குறைக்கப்பட்டது, குறைந்த சார்ஜிங் அதிர்வெண் மற்றும் அதிக நீண்ட கால நம்பகத்தன்மை.

EV பயன்பாடுகளில் வெப்ப மேலாண்மை மற்றும் நம்பகத்தன்மை

1.அதிக சக்தி பயன்பாடுகளில் வெப்பச் சிதறலின் சவால்கள்

மின்சார வாகனங்களில், MOSFETகள் அதிக நீரோட்டங்கள் மற்றும் மின்னழுத்தங்களைக் கையாளுகின்றன, கணிசமான வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன. மோசமான வெப்ப மேலாண்மை செயல்திறனைக் குறைக்கலாம், செயல்திறனைக் குறைக்கலாம், மேலும் சாதனம் செயலிழக்கச் செய்யலாம். பாதுகாப்பான, நம்பகமான EV செயல்பாட்டிற்கு இந்த வெப்பத்தை திறம்பட நிர்வகிப்பது அவசியம்.

2.சிறந்த வெப்ப மேலாண்மைக்கான மேம்பட்ட பேக்கேஜிங் தீர்வுகள்

நவீன MOSFET வடிவமைப்புகள் வெப்பச் சிதறலை மேம்படுத்த மேம்பட்ட பேக்கேஜிங்கைப் பயன்படுத்துகின்றன. செப்பு கிளிப் பிணைப்பு வெப்ப எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது மற்றும் தற்போதைய கையாளுதலை மேம்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் SiC (சிலிக்கான் கார்பைடு) MOSFET கள் பாரம்பரிய சிலிக்கான் சாதனங்களை விட சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறனை வழங்குகின்றன. இந்த கண்டுபிடிப்புகள் MOSFET கள் உயர்ந்த வெப்பநிலையில் கூட திறமையாக செயல்பட அனுமதிக்கின்றன.

3.கடுமையான இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் நம்பகத்தன்மை

அதிக வெப்பநிலை, அதிர்வு மற்றும் ஈரப்பதம் உள்ளிட்ட கடுமையான சூழல்களை EVகள் எதிர்கொள்கின்றன. பவர் MOSFETகள் இந்த அழுத்தங்களைத் தாங்கும் வகையில் வலுவான டை கட்டமைப்புகள், பாதுகாப்பு பூச்சுகள் மற்றும் கடுமையான நம்பகத்தன்மை சோதனைகளுடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இது EV பவர்டிரெய்ன் அமைப்புகளில் நிலையான செயல்திறன் மற்றும் நீண்ட கால ஆயுளை உறுதி செய்கிறது.

சார்ஜிங் உள்கட்டமைப்பில் MOSFETகள்

1.வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் நிலையங்களில் பங்கு

பவர் MOSFETகள் வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் நிலையங்களில் முக்கியமான கூறுகளாகும், அங்கு EV பேட்டரிகளை விரைவாக சார்ஜ் செய்ய அதிக மின்னோட்டங்கள் மற்றும் மின்னழுத்தங்கள் தேவைப்படுகின்றன. அவற்றின் குறைந்த ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் மற்றும் அதிக மாறுதல் வேகம் ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைக்கிறது, வெப்ப உற்பத்தியைக் குறைக்கிறது மற்றும் சார்ஜிங் நீரோட்டங்களின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டை அனுமதிக்கிறது. பாதுகாப்பைப் பராமரிக்கும் போது பேட்டரிகள் திறமையாக சார்ஜ் செய்யப்படுவதை இது உறுதி செய்கிறது.

2.அடுத்த தலைமுறை உயர் மின்னழுத்த இயங்குதளங்களை ஆதரித்தல்

EV உற்பத்தியாளர்கள் 800V அமைப்புகள் போன்ற உயர் மின்னழுத்த கட்டமைப்புகளை நோக்கி நகரும்போது, ​​MOSFETகள் அதிக மின் அழுத்தத்தைக் கையாள வேண்டும். சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) சாதனங்கள் உட்பட மேம்பட்ட MOSFET வடிவமைப்புகள், அதிக மின்னழுத்த மதிப்பீடுகள் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட வெப்ப செயல்திறனை வழங்குகின்றன. இது செயல்திறன் அல்லது நம்பகத்தன்மையை சமரசம் செய்யாமல் அடுத்த தலைமுறை EV இயங்குதளங்களை சார்ஜிங் நிலையங்களை ஆதரிக்க அனுமதிக்கிறது.

3.வேகமான, பாதுகாப்பான, மேலும் திறமையான சார்ஜிங்கை இயக்குதல்

MOSFETகளை சார்ஜிங் உள்கட்டமைப்பில் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், பேட்டரி ஆரோக்கியம் மற்றும் கணினி பாதுகாப்பை பராமரிக்கும் போது ஆபரேட்டர்கள் வேகமான சார்ஜ் நேரத்தை அடைய முடியும். உயர்-திறன் மாறுதல் மற்றும் வலுவான வெப்ப மேலாண்மை ஆற்றல் இழப்புகள் மற்றும் அதிக வெப்பம் அபாயங்களைக் குறைக்கிறது, பாதுகாப்பான மற்றும் நம்பகமான பயனர் அனுபவத்தை வழங்குகிறது. கூடுதலாக, MOSFET-அடிப்படையிலான வடிவமைப்புகள் வீணான ஆற்றலைக் குறைப்பதன் மூலம் சார்ஜிங் நெட்வொர்க்குகளின் ஒட்டுமொத்த நிலைத்தன்மைக்கு பங்களிக்கின்றன.

மாற்று சக்தி சாதனங்களுடன் ஒப்பீடு

1.MOSFETs எதிராக IGBTகள்

EV பயன்பாடுகளில், MOSFETகள் மற்றும் IGBTகள் இரண்டும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன ஆனால் வெவ்வேறு பலம் கொண்டவை. MOSFETகள் அதிவேக மாறுதல் மற்றும் குறைந்த ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றில் சிறந்து விளங்குகின்றன, குறைந்த முதல் நடுத்தர மின்னழுத்த சுற்றுகள் மற்றும் திறமையான DC-DC மாற்றிகளுக்கு ஏற்றது. IGBTகள் அதிக மின்னழுத்தங்களைக் கையாளுகின்றன, ஆனால் மெதுவாக மாறுகின்றன மற்றும் அதிக மாறுதல் இழப்புகளைச் சந்திக்கின்றன. மின்னழுத்தம், மாறுதல் அதிர்வெண் மற்றும் செயல்திறன் இலக்குகள் போன்ற EV சிஸ்டம் தேவைகளைப் பொறுத்தது தேர்வு.

2.சிலிக்கான் MOSFETகள் எதிராக பரந்த பேண்ட்கேப் சாதனங்கள் (SiC, GaN)

பாரம்பரிய சிலிக்கான் MOSFET கள் நம்பகமானவை மற்றும் செலவு குறைந்தவை ஆனால் அதிக மின்னழுத்தம் அல்லது அதிக வெப்பநிலை சூழல்களில் மட்டுப்படுத்தப்பட்டவை. SiC மற்றும் GaN MOSFETகள் போன்ற பரந்த பேண்ட்கேப் சாதனங்கள் சிறந்த வெப்ப செயல்திறன், அதிக மின்னழுத்த மதிப்பீடுகள் மற்றும் குறைந்த கடத்தல் இழப்புகளை வழங்குகின்றன. இந்த அம்சங்கள் அடுத்த தலைமுறை EV டிராக்ஷன் இன்வெர்ட்டர்கள், ஃபாஸ்ட்-சார்ஜிங் நிலையங்கள் மற்றும் அதிக திறன் கொண்ட பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஆகியவற்றிற்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன, நீண்ட தூரம், வேகமாக சார்ஜ் செய்தல் மற்றும் சிறந்த ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் திறன் ஆகியவற்றை செயல்படுத்துகிறது.

முடிவுரை

நவீன மின்சார வாகனங்களில் MOSFETகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, செயல்திறன், பாதுகாப்பு மற்றும் ஒட்டுமொத்த கணினி நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துகின்றன. அவற்றின் அதிவேக மாறுதல், குறைந்த கடத்தல் இழப்புகள் மற்றும் வெப்ப வலிமை ஆகியவை மிகவும் திறமையான பவர்டிரெய்ன் செயல்பாடு, நீண்ட பேட்டரி ஆயுள் மற்றும் உகந்த சார்ஜிங் செயல்திறன் ஆகியவற்றை செயல்படுத்துகின்றன. செயல்திறனுக்கு அப்பால், MOSFET கள் EV வடிவமைப்பு, உயர் மின்னழுத்த கட்டமைப்புகள், வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் உள்கட்டமைப்பு மற்றும் மேம்பட்ட ஆற்றல் மேலாண்மை அமைப்புகள் ஆகியவற்றில் புதுமைக்கு பங்களிக்கின்றன.

EV தொழிற்துறை தொடர்ந்து வளர்ந்து வருவதால், செயல்திறன், ஆயுள் மற்றும் நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றில் மேலும் மேம்பாடுகளை ஏற்படுத்த, SiC மற்றும் GaN போன்ற பரந்த பேண்ட்கேப் சாதனங்கள் உட்பட மேம்பட்ட MOSFET தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்த பொறியாளர்கள் மற்றும் உற்பத்தியாளர்கள் ஊக்குவிக்கப்படுகிறார்கள். அதிநவீன MOSFETகளை வாகனங்கள் மற்றும் சார்ஜிங் அமைப்புகள் இரண்டிலும் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், தூய்மையான, புத்திசாலித்தனமான மற்றும் நம்பகமான இயக்கம் தீர்வுகளுக்கு மாற்றத்தை துரிதப்படுத்தலாம்.