Инженеры ORNL оптимизируют электронную начинку электромобилей

Используя новые полупроводники с широкой запрещенной зоной на основе карбида кремния и технологию 3D-печати в Окриджской Национальной Лаборатории (ORNL) изготовили инверторный генератор, который может сделать электромобили более легкими и эффективными.

«Большая запрещенная зона позволяет устройствам работать эффективнее в более широком диапазоне температур, чем обычные полупроводниковые материалы, — говорит курировавший этот проект Мадху Чинтавали (Madhu Chinthavali) из группы мощной электроники и электрической техники ORNL. — Это особенно полезно для инвертора, являющегося сердцем электромобиля».

Инверторы служат для преобразования постоянного тока в переменный, а конструкция, разработанная в ORNL, обеспечивает значительное повышение плотности энергии при уменьшенных габаритах и массе. Дополнительными достоинствами, присущими устройствам с широкой запрещенной зоной являются высокая надежность, способность работать на более высоких частотах и в расширенном интервале температур.

Технологии аддитивного производства позволили исследователям в процессе создания опытного 30-киловаттного инвертора свободно экспериментировать со сложными геометриями радиатора для оптимального теплоотвода, разместить низкотемпературные компоненты вблизи от высокотемпературных, дополнительно уменьшая электрические потери, а также свести к минимуму расход материалов.

Первый изготовленный группой прототип с водным охлаждением наполовину состоял из деталей, напечатанных на 3D-принтере. Предварительные испытания подтвердили эффективность, близкую к 99%, что превзошло целевые нормативы, установленные для мощной электротехники Министерством энергетики США.

Результаты этой работы, представленные на 2-м Семинаре IEEE по мощным широкозонным устройствам в Ноксвилле (штат Теннесси), побудили авторов приступить к проектированию усовершенствованной модели инвертора с плотностью энергии увеличенной по сравнению с первым прототипом в четыре раза. Доля деталей, изготовленных на принтере, в нем также возрастет, а общие габариты будут вдвое меньше, чем у коммерческих автоинверторов.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365