Nhiều khi chúng tôi viết về cuộc cách mạng xe điện tại đây CleanTechnica, bạn có thể nghĩ rằng cuộc cách mạng EV đã kết thúc, nhưng nó chỉ mới bắt đầu. Những chiếc ô tô đầu tiên là những thiết bị thô sơ - ồn ào, nặng mùi và dễ vỡ. Những chiếc ô tô ngày nay có được lợi ích của hơn 100 năm phát triển, một quá trình giúp chúng hoạt động êm ái hơn, hiệu quả hơn và đáng tin cậy hơn. Quá trình phát triển ô tô điện và xe tải chỉ mới bắt đầu và sẽ tạo ra công nghệ phức tạp hơn giúp những phương tiện đó hiệu quả hơn, đáng tin cậy hơn và ít tốn kém hơn. Dưới đây là tin tức về hai sự phát triển mà bạn nên biết.
Biến tần điện cải tiến của Fraunhofer
Biến tần điện Fraunhofer. Tín dụng hình ảnh: Điện có hai loại - dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều. Pin là thiết bị DC, nhưng điện để sạc lại chúng là AC. Hầu hết các động cơ điện cho ô tô và xe tải cũng hoạt động trên AC. Một cái gì đó phải làm công việc của chuyển đổi dạng điện năng này sang dạng điện năng khác và quay lại để ô tô điện hoạt động. Cái đó được gọi là biến tần điện.
Mặc dù bộ biến tần công suất rất cần thiết cho quá trình này, nhưng chúng cũng có một nhược điểm đáng kể. Chúng không hiệu quả 100%, có nghĩa là mỗi khi quá trình chuyển đổi diễn ra, một phần điện năng đi qua thiết bị bị mất, thường là nhiệt. Những tổn thất đó có thể cộng dồn theo thời gian, dẫn đến phạm vi hoạt động ngắn hơn. Cũng giống như các kỹ sư cơ khí đã tìm ra cách để làm cho động cơ xăng và diesel hiệu quả hơn, các kỹ sư điện đang chăm chỉ tìm cách làm cho bộ chuyển đổi điện năng hiệu quả hơn.
Những người thuộc bộ phận độ tin cậy và tích hợp vi mô của Viện Fraunhofer gần đây đã công bố một cải tiến trong thiết kế biến tần điện có thể dẫn đến phạm vi hoạt động của xe điện tăng 6%. Bí mật là sử dụng chất bán dẫn silicon carbine hoạt động hiệu quả hơn. Điều đó dẫn đến việc tích tụ ít nhiệt hơn và cung cấp nhiều điện hơn để cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Tuy nhiên, chất bán dẫn SiC tương đối đắt, có nghĩa là bộ biến tần phải có càng ít càng tốt. Do đó, việc làm mát các chất bán dẫn đó trở nên quan trọng. Frauhofer đã thiết kế lại bộ biến tần công suất SiC để tối đa hóa lưu lượng chất làm mát.
Fraunhofer cho biết một lượng lớn dòng điện chạy qua lại giữa pin, động cơ và bộ biến tần khi xe tăng tốc, phanh gấp hoặc di chuyển ở tốc độ cao. Chính trong những điều kiện như vậy, hầu hết các tổn thất điện năng xảy ra. Eugen Erhardt của Fraunhofer cho biết: “Chúng tôi kỳ vọng rằng bằng cách tối ưu hóa hệ thống truyền động theo cách này, phạm vi sử dụng xe điện cuối cùng sẽ được mở rộng lên đến 6%. XNUMX% có vẻ nhỏ đối với một số người, nhưng nó thực sự là một vấn đề lớn. Khi nói đến ô tô điện, loại tăng hiệu suất đó chỉ có thể đạt được bằng cách làm cho pin lớn hơn, điều này làm tăng chi phí hoặc thông qua một lượng lớn nghiên cứu và phát triển, cũng tốn kém.
Các kỹ sư tại Fraunhofer cần tạo ra một tấm gắn cho Chất bán dẫn SiC càng mỏng càng tốt để các thiết bị quan trọng gần với chất làm mát xung quanh. Nhưng các tấm lắp mỏng có xu hướng bị biến dạng khi chịu tải nặng. Để giải quyết vấn đề đó, các kỹ sư sử dụng kỹ thuật in 3D để tạo ra các cánh tản nhiệt hỗ trợ tấm như các cột hỗ trợ mái vòm.
Các vật liệu khác nhau nở ra với tốc độ khác nhau khi bị nung nóng. Khi biến tần nóng lên trong quá trình sử dụng, các tỷ lệ giãn nở khác nhau đó có thể gây ra các vết nứt trong cấu trúc của biến tần. Phần tử làm mát in 3D mới cũng giải quyết được vấn đề này. Bởi vì các tấm gắn kim loại cực kỳ mỏng, chúng có thể bù đắp ứng suất xảy ra khi chúng bị nung nóng hoặc làm nguội bằng cách biến dạng nhẹ. Tính linh hoạt này giúp loại bỏ các chất bán dẫn SiC đắt tiền và kéo dài tuổi thọ sử dụng của chúng.
Nhưng Fruanhofer vẫn chưa hoàn thành việc cải thiện bộ biến tần công suất. Thay vì kết nối chúng với phần còn lại của các thành phần tàu điện theo cách thông thường bằng cách sử dụng các rãnh dẫn đồng đặc, nó liên kết chúng với phần còn lại của hệ thống điện tử bằng các dây đồng mềm, dẻo, bện lại.
Eugen Erhardt cho biết: “Chúng tôi vẫn còn một số chặng đường trước khi thiết bị sẵn sàng đi vào sản xuất. “Trong trường hợp đầu tiên, chúng tôi đang kết hợp mọi thứ lại với nhau để tạo ra một nguyên mẫu. Các bước quy trình riêng lẻ sau đó sẽ cần được tối ưu hóa hơn nữa ”. Những nguyên mẫu đó sẽ được Bosch thử nghiệm trong vài tháng tới trước khi được lắp đặt vào các xe ô tô điện của Porsche có hệ thống truyền động được khớp chính xác với bộ biến tần được trang bị cacbua silicon.
Động cơ điện nhỏ gọn công suất cao từ EVR
Ảnh:Công ty khởi nghiệp Israel Động cơ EVR cho biết họ đã tạo ra một thiết kế động cơ điện mới có kích thước bằng một nửa động cơ từ thông hướng tâm thông thường trong khi trọng lượng lại nhẹ hơn 10%. Opher Doron, Giám đốc điều hành của EVR cho biết: “Chúng tôi đã cố gắng cải thiện thiết kế cơ bản của động cơ điện, hầu như vẫn giữ nguyên trong vài thập kỷ qua, đồng thời duy trì những ưu điểm truyền thống của động cơ thông lượng hướng tâm.
Công ty gọi động cơ mới của mình là TSRF, viết tắt của Trapezoidal Stator Radial Flux - một cỗ máy kích thích vĩnh viễn với răng và cuộn dây hình thang 3D. Nó cho biết TSRF “tạo ra từ thông tăng và giảm thông lượng rò rỉ” và dự kiến sẽ bắt đầu sản xuất loạt vào cuối năm nay. Động cơ nhỏ gọn mới, với khả năng làm mát được cải tiến, có công suất lớn hơn và sẽ được hưởng lợi từ chi phí sản xuất thấp hơn. Nó có thể hoạt động với điện áp từ 48 đến 800, có khả năng làm mát bằng chất lỏng hoặc khí quyển, và có thể thích ứng với nhiều loại và kích thước nam châm khác nhau.
EVR cho biết họ đang đàm phán với một số nhà sản xuất và nhà cung cấp. Một nguyên mẫu làm mát bằng không khí được thiết kế để sử dụng cho xe 2 và 3 bánh chỉ nặng 9 kg và có công suất 17 kW với mô-men xoắn 40 Newton-mét. Các nguyên mẫu khác sử dụng làm mát bằng chất lỏng, điện áp khác nhau và nam châm ferrite thay vì neodymium sẽ được thử nghiệm trong những tháng tới.
EVR tuyên bố kiến trúc động cơ mới của họ có thể được điều chỉnh cho “hầu hết các ứng dụng công nghiệp và di động”. Nó đang làm việc để phát triển các nguyên mẫu lớn hơn sẽ phù hợp với xe du lịch và xe thương mại và đưa chúng vào tay các nhà sản xuất và OEM càng sớm càng tốt.
Bước chân em bé
Bộ chuyển đổi điện năng hiệu quả hơn và động cơ nhỏ hơn - cuộc cách mạng EV sẽ phụ thuộc vào những cải tiến nhỏ như vậy. Cho dù đó là pin hay các thành phần khác của hệ thống truyền động ô tô điện, những gì vượt trội ngày hôm nay sẽ lỗi thời vào ngày mai. Những thách thức sẽ khiến các kỹ sư phải thức đêm, nhưng tài xế sẽ là người được hưởng lợi khi những chiếc xe ngày càng tốt hơn. Chúng tôi không thể chờ đợi!
Coinsmart. Đặt cạnh Bitcoin-Börse ở Europa
Nguồn: https://cleantechnica.com/2021/05/10/better-motors-better-power-inverters-better- Electrical-cars/
