Paremad Mootorid, Paremad Inverterid = Paremad Elektriautod

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-03 14:09

Nii palju kui me siin CleanTechnicas EV-revolutsioonist kirjutame, võite arvata, et EV-revolutsioon on läbi, kuid see alles algab. Esimesed autod olid toorseadmed - valjud, haisvad ja habras. Tänapäeva autode eeliseks on üle 100 aasta pikkune areng, protsess, mis on muutnud need vaiksemaks, tõhusamaks ja usaldusväärsemaks. Elektriautode ja veoautode arendusprotsess on alles algamas ja selle tulemuseks on keerukam tehnoloogia, mis muudab need sõidukid tõhusamaks, töökindlamaks ja odavamaks. Siin on uudised kahest arengust, millest peaksite teadlik olema.

Fraunhoferi täiustatud toiteinverter

Fraunhoferi võimsusmuundur. Pildikrediit: Fraunhofer

Elekter on kahes maitses - alalis- ja vahelduvvool. Patareid on alalisvooluseadmed, kuid nende laadimiseks on voolu vahelduvvool. Enamik sõiduautode ja veoautode elektrimootoreid töötab ka vahelduvvoolul. Midagi peab tegema seda, et elektriautod saaksid teisendada ühe elektrivormi teiseks ja tagasi. Et midagi nimetatakse võimsusmuunduriks.

Ehkki võimsusmuundurid on protsessi jaoks hädavajalikud, on neil ka oluline puudus. Need ei ole 100% efektiivsed, mis tähendab, et iga kord, kui toimub muundamisprotsess, kaob osa seadet läbivast elektrist, tavaliselt soojuse kujul. Need kaotused võivad aja jooksul kokku liituda, mille tulemuseks on lühem vahemik. Nii nagu mehaanikainsenerid on välja mõelnud, kuidas bensiini- ja diiselmootoreid tõhusamaks muuta, on elektriinsenerid vaeva nägemas, kuidas võimsusmuundureid efektiivsemaks muuta.

Fraunhoferi instituudi töökindluse ja mikrointegratsiooni osakonna inimesed teatasid hiljuti võimsusmuunduri disaini täiustamisest, mis võib viia elektrisõidukite tööulatuse suurenemiseni 6%. Saladus on ränikarbiini pooljuhtide kasutamine, mis töötavad tõhusamalt. See omakorda toob kaasa vähem soojuse kogunemist ja elektrimootorite jaoks rohkem elektrit. SiC pooljuhid on siiski suhteliselt kallid, mis tähendab, et inverteril peaks olema võimalikult vähe. Nende pooljuhtide jahutamine muutub seetõttu kriitiliseks. Jahutusvedeliku voolu maksimeerimiseks on Frauhofer ümber kujundanud SiC toitegeneraatorid.

Fraunhoferi sõnul voolab suur hulk voolu edasi-tagasi aku, mootori ja muunduri vahel, kui sõiduk kiirendab, pidurdab või liigub suurel kiirusel. Just sellistes tingimustes tekib suurem osa elektrikaodest. "Eeldame, et ajami sel viisil optimeerimisel laieneb elektriautode valik lõpuks kuni kuue protsendi võrra," ütleb Fraunhoferi Eugen Erhardt. 6% võib mõnele tunduda tühine, kuid tegelikult on see suur asi. Elektriautode osas saab sellist jõudlust tõsta ainult aku suuremaks muutmisega, mis suurendab kulusid, või märkimisväärse hulga teadus- ja arendustegevuse kaudu, mis on samuti kallis.

Fraunhoferi inseneridel oli vaja luua SiC pooljuhtide jaoks võimalikult õhuke kinnitusplaat, et kriitilised seadmed oleksid ümbritseva jahutusvedeliku lähedal. Kuid õhukesed kinnitusplaadid kipuvad suure koormuse korral deformeeruma. Selle probleemi lahendamiseks loovad insenerid 3D-printimistehnikate abil jahutusribid, mis toetavad plaati nagu sambaid toetavad sambad.

Erinevad materjalid paisuvad kuumutamisel erineva kiirusega. Kui toiteadapteri kasutamise ajal soojeneb, võivad need erinevad paisumiskiirused põhjustada inverteri struktuuris pragusid. Uus 3D-trükitud jahutuselement lahendab ka selle probleemi. Kuna metallist kinnitusplaadid on äärmiselt õhukesed, suudavad need kergelt deformeerudes kompenseerida nende kuumutamisel või jahutamisel tekkivaid pingeid. See paindlikkus säästab kalleid SiC pooljuhte ja pikendab nende tööiga.

Kuid Fruanhofer ei ole veel võimsusmuundureid parandanud. Selle asemel, et ühendada need ülejäänud jõuülekandekomponentidega tavalisel viisil, kasutades tahkeid vaskjuhtmete rööpaid, ühendab see need keerdunud, painduvate peene vasktraadiga ülejäänud elektroonikasüsteemiga.

"Meil on veel mõni tee minna, enne kui seade on valmis tootma," ütleb Eugen Erhardt. „Esmalt võtame prototüübi loomiseks kõik kokku. Seejärel tuleb protsessi üksikuid samme veelgi optimeerida. " Neid prototüüpe katsetab Bosch järgmise paari kuu jooksul, enne kui need paigaldatakse Porsche elektriautodesse, mille jõuülekanded on täpselt sobitatud ränikarbiidiga varustatud inverteritega.

EVR-i suure võimsusega kompaktne elektrimootor

Iisraeli idufirma EVR Motors sõnul on see loonud uue elektrimootori disaini, mis on poole väiksem kui tavaline radiaalvoo mootor, kaaludes samas 10% vähem. "Meil õnnestus parandada elektrimootori põhikonstruktsiooni, mis on viimase paarikümne aasta jooksul jäänud suuresti samaks, säilitades samal ajal radiaalvoo mootorite traditsioonilised eelised," ütleb EVRi tegevjuht Opher Doron.

Ettevõte nimetab oma uut mootorit TSRF, mis tähistab trapetsikujulist staatori radiaalset voogu - 3D-trapetsikujuliste hammaste ja mähistega püsivalt ergastatud masinat. Seal öeldakse, et TSRF "tekitab suurenenud magnetvoo ja vähendab lekkevoogu" ning loodab seeriatootmist alustada selle aasta lõpus. Uus kompaktsem mootor koos täiustatud jahutusega on suurema võimsusega ja peaks saama kasu madalamatest tootmiskuludest. See võib töötada pingega 48–800, on võimeline jahutama vedelat või atmosfääri ja seda saab kohandada erinevat tüüpi ja suurusega magnetitele.

EVR ütleb, et see peab läbirääkimisi paljude tootjate ja tarnijatega. 2- ja kolmerattalistel sõidukitel kasutamiseks mõeldud õhkjahutusega prototüüp kaalub vaid 9 kilogrammi ja 40 Newtonimeetrise pöördemomendiga on 17 kW võimsust. Teisi prototüüpe, mis kasutavad neodüümi asemel vedelat jahutust, erinevat pinget ja ferriitmagneete, katsetatakse lähikuudel.

EVR väidab, et selle uut mootori arhitektuuri saab kohandada kõige liikuvuse ja tööstuslike rakendustega. See töötab välja suuremate prototüüpide väljatöötamine, mis sobivad sõiduautodele ja tarbesõidukitele, ning viiks need võimalikult kiiresti tootjate ja originaalseadmete tootjate kätte.

Lapsesammud

Tõhusamad võimsusmuundurid ja väiksemad mootorid - EV revolutsioon sõltub sellistest pisikestest täiustustest. Ükskõik, kas tegemist on akude või elektriautode jõuülekannete muude osadega, on täna tipptasemel asi homme vananenud. Väljakutsed hoiavad insenere öösiti üleval, kuid kasuks saavad autojuhid, kui autod järjest paremaks lähevad. Me ei saa oodata!