談到提升電動汽車的續(xù)航里程,人們首先想到的是電池技術(shù)。實際上,傳動系統(tǒng)也起著舉足輕重的作用,比如可將電池中的直流電轉(zhuǎn)變成電機中使用的交流電的逆變器。
(圖片來源:弗勞恩霍夫研究所)
據(jù)外媒報道,德國弗勞恩霍夫可靠性和微集成研究所(Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration)的專家,提出一種新的功率逆變器設(shè)計,其工作效率更高,預(yù)計可將電動汽車的續(xù)航里程提升6%。
在車輛行駛過程中,作為電池和電機之間的中間媒介,功率逆變器及其晶體管需要處理大電流,這會導(dǎo)致它們溫度升高。為了解決這一問題,電動汽車中的功率逆變器采用固態(tài)冷卻元件,其特征是將導(dǎo)管置于水中,引導(dǎo)熱量消散。該研究所科學(xué)家的重點研究即為這些冷卻元件。
科學(xué)家們一直在開發(fā)先進的晶體管,以用于由碳化硅半導(dǎo)體制成的逆變器。在電動汽車運行時,這些晶體管的功率損耗較少。該團隊利用3D打印技術(shù),為這些高級晶體管設(shè)計壁厚更薄的冷卻元件,并將晶體管置于僅幾毫米厚的薄金屬板上。這些冷卻元件不會影響碳化硅半導(dǎo)體所提供的功率增益。
基于這種設(shè)計,晶體管更加接近冷卻水,從而提升冷卻效果。冷卻導(dǎo)管可以同時作為支撐金屬板的結(jié)構(gòu)組件。由于金屬板非常薄,所以變形程度很低,在逆變器升溫和冷卻時,可以吸收應(yīng)力。另外,通過柔軟的細銅線,使SiC晶體管與電子系統(tǒng)其他部分相連接,而不是堅硬的銅導(dǎo)電帶(copper track),可以在運行時進一步減少應(yīng)力。
項目負責(zé)人Eugen Erhardt表示:“通過這種方式來優(yōu)化傳動系統(tǒng),預(yù)計最終可將電動汽車的續(xù)航里程提升6%?!钡牵蛊滢D(zhuǎn)化為量產(chǎn)車輛中使用的功能組件,還有很長的路要走。