По данным исследовательской фирмы IHS, к 2025 году будет электрифицировано до 45% мирового рынка автомобилей, причем ежегодно будет продаваться около 46 миллионов электромобилей, а к 2030 году этот показатель возрастет до 57% (около 62 миллионов автомобилей в год). Инверторы, являющиеся необходимой частью такого авто, чтобы транспортное средство могло получить доступ к зарядке переменного тока, являются одним из наиболее важных компонентов электрификации и могут оказывать большое влияние на многие аспекты работы электромобилей и гибридных автомобилей.
Помимо электродвигателя и аккумуляторов, инвертор также является одним из самых значительных частей на электрокаре. Это ключевое устройство преобразует постоянный ток (DC) от аккумуляторной батареи в переменный ток (AC) для питания тяговых электродвигателей. Количество необходимых инверторов зависит от количества электродвигателей, используемых на транспортном средстве — как правило, один на двигатель.
Все это способствует значимости недавнего объявления Delphi Technologies о том, что он стал первым в отрасли серийного производства инвертора на основе карбида кремния (SiC), обслуживающего электрические системы до 800 В. Таким образом, это приводит к «расширению возможностей» электромобилей (EV) и сокращает время зарядки вдвое по сравнению с современными системами на 400 В.
Инвертор Delphi на 800 В использует MOSFET транзисторы из карбида кремния. Для серийного производства 800 вольтного инвертора SiC Delphi сотрудничает с Cree, лидером в производстве полупроводников на основе карбида кремния — в инверторах Delphi будут использоваться полевые MOSFET транзисторы Wolfspeed SiC от Cree.
«Наше сотрудничество с Cree принесет существенную выгоду автопроизводителям, поскольку они работают над тем, чтобы сбалансировать соответствие более строгим глобальным нормам выбросов и потребительского аппетита к электромобилям. Преодоление беспокойства водителя, связанного с пробегом электромобилей, временем зарядки и стоимостью, станет благом для отрасли», — сказал Ричард Ф. Даух, главный исполнительный директор Delphi Technologies.
Delphi также недавно получила заказ на 2,7 миллиарда долларов для массового производства инверторов, работающих по данной технологии, в течение восьми лет благодаря фирме, которую она назвала «ведущим мировым OEM-производителем». Запуск производства ожидается в 2022 году, первоначально «для высокопроизводительного транспортного средства, работающего с напряжениями до 800 В».
«Удвоение напряжения от сегодняшних типичных 400 В зарядных станциях приносит существенный диапазон преимуществ, как для пользователя транспортного средства, так и для производителя транспортного средства», — объяснил Даух. «Мы разработали эту технологию, чтобы упростить «многовольтную» стратегию производителей автомобилей при расширении ассортимента электрических и гибридных авто».
В основе нового инвертора Delphi Technologies лежит его запатентованный силовой ключ Viper, который сочетает высокий уровень интеграции с охладителем, который является теплопроводящим с обеих сторон. Двухстороннее охлаждение снижает нагрев силового модуля и обеспечивает лучшую надежность в более компактной конструкции. Это также позволяет значительно увеличить выходную мощность, увеличивая дальность пробега гибридов и электромобилей. Эти особенности позволяют компании разрабатывать инверторы, которые на 40% легче и на 30% компактнее, чем конкурирующие инверторные технологии.
Последнее дополнение к линейке силовых ключей Viper заменяет обычный кремний на карбид кремния, полупроводник с высокой запрещенной зоной, который обеспечивает очень быстрое переключение и может работать при более высоких температурах. Более быстрое переключение означает более низкие потери в системе. Снижение нагрева позволяет лучше охлаждать корпус и упрощать управление температурой воздушного охлаждения, чего вполне может быть достаточно, и не нужно применение дорогостоящих систем жидкостного охлаждения (или, если жидкостное охлаждение все еще необходимо, можно использовать охлаждающую жидкость двигателя).
«Более быстрая коммутация сама по себе позволит создавать более быстрые, компактные и легкие двигатели, обеспечивающие высокую эффективность и большую дальность поездки», — сказал Даух. «Это в дополнение ко многим преимуществам перехода на систему питания 800 В».
Новый карбидокремниевый силовой ключ Viper подходит к тому же пакету инверторов, что и текущий кремниевый ключ, снижая затраты на разработку, связанные с изменением технологии, и упрощая конструкцию нескольких вариантов автомобиля.
Работая при 800 В, инвертор Delphi SiC обеспечивает дополнительную гибкость для оптимизации других систем трансмиссии. Варианты включают увеличенную дальность поездки или меньшую батарею, сверхбыструю зарядку или меньшие, более легкие, более дешевые кабели, а также больший сбор кинетической энергии транспортного средства при торможении, что дополнительно увеличивает запас хода электромобиля.
Оставьте комментарий