Invertorul, împreună cu bateria și motorul, este un element esențial în sistemul de antrenare al oricărui vehicul hibrid sau electric (EV), iar rolul său este de a converti curentul continuu (DC) din baterie în curent alternativ (AC), necesar pentru a alimenta motorul electric. Pentru a face conversia DC la AC, invertoarele au o componentă numită modul de putere cu un dispozitiv de comutare cu semiconductor care pornește și se oprește pentru a schimba direcția curentului.

Cu ritmul actual al producției globale de vehicule electrice, ce tip de invertoare ar trebui dezvoltate?

Toată energia utilizată într-un EV este furnizată de baterie, astfel încât această caracteristică poate provoca îngrijorări cu privire la autonomia sa de rulare, deoarece va necesita o stație de încărcare înainte de a rămâne fără energie. Deoarece este nevoie de cel puțin 30 de minute, chiar și cu un încărcător rapid, pentru a reîncărca o baterie aproape epuizată, acest lucru poate frustra persoanele care sunt obișnuite cu un vehicul alimentat cu motor cu combustie. Prin urmare, reducerea pierderilor electrice va face vehiculele electrice mai atractive.

Aceste pierderi reprezintă cantitatea de putere care nu este utilizată pentru propulsia vehiculului și controlul climatizării, de exemplu, și ajung să fie irosită, din care, invertorul reprezintă o parte semnificativă și, prin urmare, trebuie redusă.

Într-un hibrid, motorul este principala sursă de energie și este susținut de un motor electric, în timp ce un EV folosește un motor electric pentru propulsie. Forța de rotire a roților se numește cuplu și cu cât magnetul unui motor este mai puternic, cu atât se generează mai mult cuplu. Mai mult, cu cât curentul într-un motor este mai mare, cu atât se generează mai mult cuplu. Aceasta înseamnă că este necesară o cantitate mare de curent pentru a pune în mișcare un EV, așa că au nevoie de invertoare cu pierderi reduse și cu curent ridicat.

Reducerea pierderilor modulelor de putere

Modulele de putere sunt cele mai critice componente pentru dezvoltarea invertoarelor cu pierderi reduse, astfel încât reducerea pierderilor modulelor de putere, care reprezintă aproximativ 90% din pierderile invertorului, este cea mai mare provocare. Mulți producători de invertoare achiziționează module de putere disponibile în mod obișnuit și le integrează în invertoarele lor, dar DENSO dezvoltă și produce propriile module, care, datorită formei lor, se numesc „Carduri de putere”.

Recent, semiconductorii de putere cu carbură de siliciu (SiC) s-au răspândit în întreaga lume și, deoarece contribuie la reducerea considerabilă a pierderilor în modulele de putere în comparație cu semiconductorii convenționali de siliciu (Si), un număr tot mai mare de vehicule electrice le adoptă. DENSO utilizează, de asemenea, semiconductori de putere SiC, deoarece pot reduce pierderile de energie electrică cu până la 7%.

O problemă majoră pentru modulele de putere care funcționează cu un curent mare este că, cu cât este mai mare curentul care circulă în ele, cu atât apar mai multe pierderi și se generează exces de căldură, ceea ce în unele cazuri le duce la defecțiune.

Pentru a face față acestor provocări, DENSO a folosit propria tehnologie de răcire pentru modulul său de alimentare „Power Card”, care este plasat strâns între două dispozitive de răcire concepute pentru a elibera căldura din ambele părți. Această tehnologie de răcire atinge performanțe de 1,5 ori mai mari decât cele dezvoltate de alte companii.

Un alt element important este unitatea electrică de control (ECU), iar ECU-urile DENSO au un circuit numit drive IC pentru a porni și opri dispozitivele semiconductoare de putere și acestea au funcțiile importante pentru a permite dispozitivelor semiconductoare de putere să ofere performanța necesară, protejându-le în același timp în evenimentul unui eșec.

DENSO dezvoltă intern circuite integrate de acționare și tehnologie de control al motoarelor pentru a se asigura că invertoarele și motoarele sale funcționează corect, în funcție de condițiile de funcționare a vehiculului.

Tehnologiile menționate aici sunt doar o parte din cele utilizate în invertoare, așa că experții din diferite domenii trebuie să colaboreze între ei pentru a le dezvolta și pentru a se asigura că DENSO continuă să fie lider mondial în tehnologia invertoarelor.