Ученые разработали более эффективные инверторы для электромобилей
Инвертор мощности — это электронное устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный, а в контексте электромобиля он берет электричество от батареи и преобразует его для работы электродвигателей. Выступая в качестве промежуточного звена между аккумулятором и двигателем, силовой инвертор и его транзисторы предназначены для работы с большими электрическими токами, которые вызывают повышение их температуры по мере использования транспортного средства.
Для борьбы с перегревом в инверторах мощности электромобилей используются твердые охлаждающие элементы, содержащие каналы, находящиеся в воде, помогающей направить и рассеять излишки тепла. Именно эти охлаждающие элементы привлекли внимание ученых Института Фраунгофера, которые разрабатывают передовые транзисторы для инверторов из полупроводников на основе карбида кремния. Такие элементы обеспечивают более низкий уровень потерь мощности при эксплуатации электромобиля.
Команда намеревалась спроектировать охлаждающие элементы для передовых транзисторов, которые не допускали бы снижения выигрыша в мощности, обеспечиваемого полупроводниками из карбида кремния. Ученые использовали 3D-печать для производства охлаждающих элементов с гораздо более тонкими стенками и разместили транзисторы на металлической пластине толщиной всего несколько миллиметров.
В подобной конструкции транзисторы расположены ближе к охлаждающей воде, что ожидаемое усиливает эффект. Каналы охлаждения также служат конструктивными элементами, поддерживающими металлические пластины, а тонкость материалов позволяет им поглощать напряжения, возникающие при нагревании и охлаждении инвертора, за счет весьма незначительной деформации. Кроме того, вместо сплошных медных дорожек все это связывают гибкие медные провода, что еще больше снижает напряжение во время работы.
«Мы ожидаем, что за счет такой оптимизации трансмиссии ассортимент электромобилей и их производительность в конечном итоге будут увеличены до 6%», — заявил Ойген Эрхардт.
Эрхардт отмечает, что до превращения этого прототипа в функциональный компонент серийного автомобиля предстоит пройти еще долгий путь, хотя исследователи получат лучшее представление о его потенциале в ближайшие месяцы. Им предстоят испытания новой технологии в сотрудничестве с Робертом Бошем, а также с брендом Porsche, который установит и протестирует инвертор в новой трансмиссии, разработанной специально для него.
Новые инверторы позволят эффективнее охлаждать составляющие системы и уберегут автомобиль от перегрева