Як DENSO розробляє електричні інвертори
ЗВЕРНІТЬ УВАГУ: Хоча DENSO Aftermarket з гордістю ділиться своїми технічними знаннями та досвідом, зверніть увагу, що технологія, згадана в цій статті, є технологією оригінального обладнання (OE) і ще не доступна в асортименті запасних частин.
DENSO почала серійно виробляти інвертори в 1997 році і до 2018 року компанія стала світовим лідером з найбільшою часткою 32% на світовому ринку інверторів, а в 2020 році річне виробництво досягло максимуму в 1,2 мільйона одиниць. Зараз інвертори, розроблені та виготовлені DENSO, використовуються виробниками транспортних засобів по всьому світу, включаючи Toyota, Nissan і Hino для своїх комерційних автомобілів, а також Ford і китайську компанію FAW Group.
Що таке інвертор?
Інвертор перетворює постійний струм від акумулятора на змінний, щоб обертати двигуни, які забезпечують живлення гібридних електромобілів (ГЕМ) та акумуляторних електромобілів (АЕМ).
Який тип інверторів слід розробляти, враховуючи зростаючі темпи світового виробництва електромобілів?
Вся енергія, що використовується в електромобілі, забезпечується його акумуляторною батареєю, тому ця особливість може викликати занепокоєння щодо дальності поїздки, оскільки йому знадобиться зарядна станція до того, як він розрядиться. Оскільки для підзарядки майже розрядженого акумулятора потрібно щонайменше 30 хвилин, навіть за допомогою швидкого зарядного пристрою, це може засмутити людей, які звикли до автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння. Тому зменшення електричних втрат зробить електромобілі більш привабливими.
Ці втрати – це кількість енергії, яка не використовується для руху транспортного засобу, наприклад, для системи клімат-контролю, і в кінцевому підсумку витрачається даремно, з яких на інвертор припадає значна частина, а отже, їх необхідно зменшити.
У гібридному автомобілі двигун є основним джерелом енергії і підтримується електродвигуном, тоді як електромобіль використовує електродвигун для руху. Сила, що обертає колеса, називається крутним моментом, і чим сильніший магніт двигуна, тим більший крутний момент генерується. До того, чим більший струм у двигуні, тим більший крутний момент генерується. Це означає, що для того, щоб електромобіль рухався, потрібна велика кількість струму, тому їм потрібні інвертори з низькими втратами і високим струмом.
Який інвертор необхідно зробити для АЕМ?
Зменшення втрат в силовому модулі
Силові модулі є найбільш важливими компонентами для розробки інверторів з низьким рівнем втрат, тому зменшення втрат у силовому модулі, на які припадає близько 90% втрат інвертора, є найбільшим викликом. Багато виробників інверторів купують загальнодоступні силові модулі та інтегрують їх у свої інвертори, але DENSO розробляє та виробляє власні, які через свою форму називаються «силовими платами».
Останнім часом силові напівпровідникові пристрої з карбіду кремнію (SiC) набули широкого поширення у всьому світі, і оскільки вони допомагають значно зменшити втрати в силових модулях порівняно зі звичайними кремнієвими (Si) напівпровідниками, все більше електромобілів переходять на їх використання. Компанія DENSO також використовує силові напівпровідникові пристрої з SiC, оскільки вони можуть зменшити втрати електроенергії на цілих 7%.
Переваги DENSO: 1) Власні силові модулі
Основною проблемою для силових модулів, які працюють з великим струмом, є те, що чим більший струм в них протікає, тим більше втрат і надлишкового тепла утворюється, що в деяких випадках призводить до їх виходу модулів з ладу.
Щоб розв'язувати ці проблеми, DENSO застосувала власну технологію охолодження для свого силового модуля під назвою «Силова плата», який щільно розміщений між двома охолоджувальними пристроями, призначеними для відведення тепла з обох боків. Ця технологія охолодження досягає в 1,5 раза більшої продуктивності, ніж технології, розроблені іншими компаніями.
Переваги DENSO: 2) Власне охолодження силових напівпровідникових пристроїв
Іншим важливим елементом є електричний блок управління (ЕБУ). ЕБУ DENSO містять схему, яка називається привідною електронною схемою для вмикання та вимикання силових напівпровідникових пристроїв. Вона виконує важливі функції, що дозволяють силовим напівпровідниковим пристроям забезпечувати необхідну продуктивність, одночасно захищаючи їх у разі збою.
DENSO самостійно розробляє привідні електронні схеми та технологію управління електродвигунами, щоб гарантувати, що її інвертори та двигуни функціонують належним чином залежно від умов експлуатації транспортного засобу.
Технології, необхідні для розробки інверторів
Згадані тут технології – це лише частина технологій, що використовуються в інверторах, тому фахівці в різних галузях повинні співпрацювати один з одним, щоб розвивати їх і гарантувати, що DENSO залишається світовим лідером в області інверторних технологій.
Додаткова інформація щодо асортименту продукції компанії DENSO Aftermarket доступна за посиланням: www.denso-am.eu