Detaillierte Erklärung von Wechselrichtern von Elektrofahrzeugen

Ein Wechselrichter ist ein Gerät, das Gleichstrom (DC) umwandelt, der von einem Akku in abwechselnden Strom (AC) geliefert wird. Der Motor eines Elektrofahrzeugs (EV) wird durch diese Wechselstromkraft angetrieben. Um die Gesamtenergieeffizienz eines EV zu verbessern, ist es wichtig, den Energieverlust des Wechselrichters zu minimieren.

Was ist ein Wechselrichter?

Überblick über Wechselrichter

Ein Wechselrichter in einem Elektrofahrzeug ist für die Umwandlung des von der Batterie gelieferten Gleichstroms (DC) in Wechselstrom (AC) verantwortlich. Dies ist notwendig, da die meisten in EVs installierten Traktionsmotoren mit Wechselstrom betrieben werden. Die Ausgangsleistung des Wechselrichters wird gemäß der Ausgangsleistung des Motors (von 30 kW bis 400 kW usw.) eingestellt.

In der Regel ist ein EV mit einem oder zwei Wechselrichtern ausgestattet. Im Fall von In-Rad-Motorsystemen (bei dem jedes Rad von einem einzelnen Motor angetrieben wird) benötigt jeder Motor seinen eigenen Wechselrichter.

Arten von Motoren

Motoren werden hauptsächlich in zwei Arten eingeteilt: gebürstete Motoren und bürstenlose Motoren.

• Gebürstete Motoren werden üblicherweise in kleinen Geräten verwendet und sind leicht zu steuern, da sie mit Gleichstrom (Gleichspannung) betrieben werden.
• Bürstenlose Motoren Konzentrieren Sie sich dagegen auf die Energieeffizienz und eignen sich für Anwendungen, die eine präzise Geschwindigkeitsregelung erfordern, z. B. Traktionsmotoren in Elektrofahrzeugen. Da bürstenlose Motoren mit Wechselstrom arbeiten, ist ein Wechselrichter wichtig, um DC in AC umzuwandeln.

Markttrends und Geräteentwicklung

Mit zunehmender Anzahl der Elektrofahrzeuge wird auch die Nachfrage nach Wechselrichtern wachsen. Darüber hinaus werden die Motoren mit dem Trend zur Verbesserung der Fahrzeugleistung für eine höhere Leistung ausgelegt, was Wechselrichter mit höherer Leistungskapazität erfordert.

Die elektronischen Komponenten, aus denen Wechselrichter besteht:

• Höhere Leistungskapazität
• Besserer Wärmewiderstand
• Kleinerer Größe und leichteres Gewicht

Schlüsselanforderungen für zukünftige Wechselrichter

1. Höhere Leistungskapazität
   Um die Motoren mit hohem Ausgangsstrom zu unterstützen, müssen Wechselrichter auch ihre Stromkapazität erhöhen. Dies schließt den Betrieb mit höheren Spannungen (z. B., die von Strom von 400 V auf zukünftige 800 V) und mit höheren Strömen erhöht. Infolgedessen müssen die Halbleiter und andere in Wechselrichtern verwendete Komponenten so konzipiert sein, dass sie Hochleistungsanwendungen unterstützen.
2. Besserer Wärmewiderstand
   Wenn elektronische Komponenten kleiner werden, nimmt die Wärmemenge pro Fläche der Einheiten zu. Die Verbesserung der Wärmefestigkeit ist entscheidend, um das Altern und eine Verschlechterung zu verhindern, die durch selbstgenerierte Wärme und Wärme verursacht wird, die von umgebenden Komponenten absorbiert werden.
3. Kleinerer Größe und leichteres Gewicht
   Die Zunahme der Leistungsausgabe führt häufig zu größeren und schwereren Geräten, die sich negativ auf den Fahrzeugbereich auswirken. Daher müssen Wechselrichter als kompakt und leicht ausgelegt sein und gleichzeitig die hohe Leistung unterstützen.

Schaltungskonfiguration eines Wechselrichters

Gesamtstruktur

Ein Wechselrichter besteht aus den folgenden Schaltungen:

• Geräuschfilter: Unterdrückt Rauschen aus externen Quellen oder innerhalb der Schaltung selbst.
• Spannungsmessung: Misst die Spannung, um den Umrechnungskreis zu steuern.
• Spannungsumwandlungsschaltung: Konvertiert die Spannung durch Schaltvorgänge mit FETs (Feldeffekttransistoren) oder ähnlichen Komponenten.
• Aktuelle Messung: Misst Strom, um den Umrechnungskreis zu steuern.
• Steuerkreis: Steuert die Umrechnungsschaltung und andere Komponenten.
• DC/DC -Konverter: Liefert Strom an die Steuerschaltung.
• Kommunikationsinterface: Erleichtert die Kommunikation mit externen Schaltungen.

Die Rolle eines Wechselrichters besteht darin, den von der Batterie gelieferten Gleichstromscheiben in Wechselstrom umzuwandeln. Mit zunehmender Produktion von Elektrofahrzeugen wird auch die Anzahl der installierten Wechselrichter erwartet. Es besteht eine wachsende Nachfrage nach Wechselrichtern mit hohem Ausgangsputz, während die Miniaturisierung eine wichtige Herausforderung bleibt. Die in Wechselrichtern verwendeten elektronischen Komponenten müssen "höhere Leistungskapazität", "besserer Wärmewiderstand" und "kleinerer Größe und leichteres Gewicht" unterstützen.