Comparative Analysis of a Low-voltage CHB Inverter without PWM and Two-Level IGBT/SiC Inverters for Electric Vehicles on Driving Cycles
Analyse comparative d'un onduleur à ponts en H cascadé sans MLI et d'onduleurs IGBT/SiC à deux niveaux pour véhicules électriques sur cycles de conduite
Résumé
Electric Vehicles (EVs) based on Cascaded H Bridge (CHB) promise reduced consumption and improved modularity, repairability, resilience, and versatility. This study focuses on evaluating the efficiency of CHB inverters utilizing low-voltage Si MOSFETs to improve EV performance and range. Through a comprehensive system-level approach and modeling, a simulation of the CHB-based powertrain is developed and experimentally validated. Electrical and mechanical simulations are conducted separately and finally combined to streamline computation times. Subsequently, CHB-based EV is compared with standard twolevel inverters (2LI) across different driving cycles, considering multiple sources of losses from the battery to the road. Despite increased battery losses, CHB proves reduction of consumption during urban driving cycles, making it a compelling choice for sustainable commuter vehicles.
Les véhicules électriques (VE) basés sur un onduleur à ponts en H cascadés (CHB) promettent une consommation réduite ainsi qu'une modularité, une réparabilité, une résilience et une polyvalence améliorées. Cette étude se concentre sur l'évaluation de l'efficacité des onduleurs CHB utilisant des MOSFET basse tension en silicium pour améliorer les performances et l'autonomie des VE. Grâce à une approche systémique complète et à la modélisation, une simulation du groupe motopropulseur basé sur CHB est développée et validée expérimentalement. Les simulations électriques et mécaniques sont réalisées séparément puis combinées pour optimiser les temps de calcul. Par la suite, le VE basé sur CHB est comparé aux onduleurs à deux niveaux standard (2LI) sur différents cycles de conduite, en tenant compte de multiples sources de pertes, de la batterie à la route. Malgré des pertes accrues au niveau de la batterie, le CHB démontre une réduction de la consommation lors des cycles de conduite urbains, ce qui en fait un choix convaincant pour les véhicules de transport durable.