より良いモーター、より良い電力インバーター = より良い電気自動車

ここでEV革命について書いているのと同じくらい CleanTechnica、EV革命は終わったと思うかもしれませんが、まだ始まったばかりです。最初の自動車は粗雑な装置でした—騒々しく、臭く、そして壊れやすいものでした。今日の自動車には、100年以上の開発という利点があります。これにより、自動車はより静かで、より効率的で、信頼性の高いものになりました。電気自動車とトラックの開発プロセスはまだ始まったばかりであり、これらの車両をより効率的、信頼性、低コストにする、より洗練された技術を生み出すでしょう。ここにあなたが知っておくべきXNUMXつの開発についてのニュースがあります。

フラウンホーファーの改良型パワーインバーター

フラウンホーファーパワーインバーター。画像クレジット：フラウンホーファー

電気には、直流と交流のXNUMXつの種類があります。バッテリーはDCデバイスですが、バッテリーを充電するための電気はACです。車やトラック用のほとんどの電気モーターもACで動作します。何かがの仕事をしなければならないある形式の電気を別の形式に変換する電気自動車が機能するためにまた戻ってきます。それはパワーインバーターと呼ばれています。

パワーインバーターはプロセスに不可欠ですが、重大な欠点もあります。これらは100％効率的ではありません。つまり、変換プロセスが実行されるたびに、デバイスを通過する電気の一部が、通常は熱として失われます。これらの損失は時間の経過とともに加算され、範囲が短くなる可能性があります。機械エンジニアがガソリンエンジンとディーゼルエンジンをより効率的にする方法を考え出したように、電気エンジニアは電力変換器をより効率的にする方法を考え出すことに熱心に取り組んでいます。

フラウンホーファー研究所の信頼性およびマイクロ統合部門の人々は最近、電気自動車の航続距離を6％拡大する可能性のあるパワーインバーター設計の改善を発表しました。その秘訣は、より効率的に動作する炭化ケイ素半導体を使用することです。その結果、熱の蓄積が少なくなり、電気モーターに電力を供給するために利用できる電力が増えます。ただし、SiC半導体は比較的高価です。つまり、インバーターの数をできるだけ少なくする必要があります。したがって、これらの半導体の冷却が重要になります。 Frauhoferは、冷却液の流れを最大化するためにSiCパワーインバーターを再設計しました。

フラウンホーファーは、車両が加速、ブレーキ、または高速で走行しているときに、バッテリー、モーター、およびパワーインバーターの間を大量の電流が行き来すると言います。電力損失のほとんどが発生するのは、まさにそのような条件下です。「このようにドライブトレインを最適化することで、電気自動車の範囲が最終的に最大6％拡大することを期待しています」とFraunhoferのEugenErhardt氏は述べています。 XNUMX％は些細なことのように思えるかもしれませんが、実際には大したことです。電気自動車に関して言えば、そのような性能の向上は、バッテリーを大きくしてコストを増加させるか、かなりの量の研究開発を行うことによってのみ達成できますが、これも高価です。

フラウンホーファーのエンジニアは、 SiC半導体それは可能な限り薄いので、重要なデバイスは周囲の冷却剤の近くにあります。しかし、薄い取り付けプレートは、重い負荷の下で変形する傾向があります。この問題を解決するために、エンジニアは3D印刷技術を使用して、ドームを支える柱のようにプレートを支える冷却フィンを作成します。

加熱すると、さまざまな材料がさまざまな速度で膨張します。パワーインバータが使用中に熱くなると、これらの異なる膨張率により、インバータの構造内に亀裂が発生する可能性があります。新しい3Dプリントされた冷却要素もこの問題を解決します。金属製の取り付けプレートは非常に薄いため、わずかに変形することで、加熱または冷却時に発生する応力を補うことができます。この柔軟性により、高価なSiC半導体が節約され、耐用年数が延長されます。

しかし、Fruanhoferはパワーインバーターの改善を行っていません。中実の銅導体トラックを使用して通常の方法でそれらを残りのパワートレインコンポーネントに接続するのではなく、より線で柔軟な細い銅線によってそれらを電子システムの残りの部分にリンクします。

「デバイスが本番環境に移行する準備が整うまでには、まだいくつかの方法があります」とEugenErhardt氏は言います。「最初に、私たちはすべてをまとめてプロトタイプを作成しています。その後、個々のプロセスステップをさらに最適化する必要があります。」これらのプロトタイプは、パワートレインが炭化ケイ素を装備したインバーターと正確に一致しているポルシェ電気自動車に搭載される前に、ボッシュによって今後数か月にわたってテストされます。

EVRのハイパワーコンパクト電気モーター

画像クレジット：EVRモーター

イスラエルのスタートアップ EVRモーター従来の星型モーターの半分のサイズで、重量を10％削減した新しい電気モーターの設計を作成したと述べています。「私たちは、ラジアルフラックスモーターの従来の利点を維持しながら、過去数十年にわたってほぼ同じままであった電気モーターの基本設計を改善することができました」と、EVRのCEOであるOpherDoronは述べています。

同社は、新しいモーターTSRFをTSRFと呼んでいます。これは、台形固定子ラジアルフラックスの略で、3D台形の歯と巻線を備えた恒久的に励起される機械です。 TSRFは「磁束を増加させ、漏れ磁束を低減する」と述べており、今年後半に量産を開始する予定です。冷却が改善された新しいコンパクトモーターは、より大きな出力を持ち、より低い製造コストの恩恵を受けるはずです。 48〜800の電圧で動作し、液体または大気圧のいずれかの冷却が可能で、さまざまなタイプとサイズの磁石に適合させることができます。

EVRは、多くのメーカーやサプライヤーと交渉中であると述べています。二輪車と三輪車で使用するために設計された空冷プロトタイプは、重量がわずか2キログラムで、3ニュートンメートルのトルクで9kWの出力があります。ネオジムの代わりに液体冷却、異なる電圧、フェライト磁石を使用する他のプロトタイプは、今後数か月でテストされます。

EVRは、その新しいエンジンアーキテクチャを「ほとんどのモビリティおよび産業用アプリケーション」に適合させることができると主張しています。乗用車や商用車に適したより大きなプロトタイプを開発し、できるだけ早くメーカーやOEMに提供するよう取り組んでいます。

赤ん坊のステップ

より効率的な電力変換器とより小さなモーター—EV革命はそのような小さな改善に依存します。それがバッテリーであろうと電気自動車のパワートレインの他のコンポーネントであろうと、今日の最先端のものは明日時代遅れになるでしょう。課題はエンジニアを夜更かしし続けますが、車がどんどん良くなるにつれてドライバーが受益者になります。待ちきれません！

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