Elektrikli otomobiller için daha uzun menzil

0
13

İyi soğutulmuş ve verimli – Porsche güç aktarma organları için güç çeviriciler. Kredi bilgileri: Fraunhofer-Gesellschaft

Elektrikli araçlar daha uzun mesafeler elde edecekse, mesele sadece bataryalarını optimize etmek değildir. Bunun yerine, tüm güç aktarma sistemi iyileştirilmelidir. Bu nedenle, bir Fraunhofer ekibi, batarya ve motor arasındaki enerjiyi bugün olduğundan çok daha verimli bir şekilde dönüştüren, sözde güç invertörleri adı verilen elektronik kontrol üniteleri geliştiriyor.

Bir elektrikli otomobilin menzili söz konusu olduğunda, çoğumuz otomatik olarak aküyü düşünürüz. Bir pil ne kadar fazla enerji depolayabilirse, araba o kadar uzağa gidebilir. Yine de pil her şeyden önce değil. Gerçekte, aktarma organı da önemli bir rol oynar. Örneğin, Berlin’deki Fraunhofer Güvenilirlik ve Mikro Entegrasyon Enstitüsü IZM’den uzmanlar, güç çevirici üzerinde çalışmaya başlıyorlar. Bu cihaz, bataryadan gelen doğru akımı, elektrik motorunu çalıştıran alternatif akıma dönüştürür. Akü ve motor arasındaki merkezi konumu nedeniyle, yüksek elektrik akımları güç çeviriciden ve transistörlerinden geçer. Cihazın ekmek kızartma makinesi gibi ısınmasını önlemek için ısının soğutma elemanları üzerinden tahliye edilmesi gerekir.

Aralık yüzde altıya kadar uzatıldı

SiCeffizient projesinde, Fraunhofer IZM ve endüstriyel ortaklarından uzmanlar şimdi transistörler, elektrik akımı içinden akarken daha az güç harcayan, özellikle verimli, silikon karbür (SiC) yarı iletkenler kullanarak üretiyor. Ancak bu yarı iletkenler nispeten pahalıdır. Bu nedenle minimum sayıda transistöre sahip olmak mantıklı olacaktır. Ancak her biri daha fazla güç harcayacağı ve daha yoğun ısınacağı için özellikle iyi soğutulmaları gerekir. Güç invertörlerinin soğutma elemanları şimdi tamamen yeniden tasarlandı, fikir yarı iletkeni daha soğuk tutarken aynı dağıtım oranını korumaktı.

Özellikle araç hızlanırken, frenlenirken ve yüksek hızlarda seyahat ederken, motor, güç çevirici ve batarya arasında büyük miktarlarda akım gidip geldiğinden, inverterden güç kaybolur. SiC yarı iletkenleri bu kayıpları azaltır. IZM’deki SiCeffizient projesinden sorumlu Eugen Erhardt, “Aktarma organını bu şekilde optimize ederek, elektrikli araba menzilinin nihayetinde yüzde altıya kadar uzatılmasını bekliyoruz,” diyor. Yüzde altı kulağa pek hoş gelmeyebilir. Ama gerçekte, bu büyük bir şey. Elektrikli otomobil aküleri söz konusu olduğunda, bu tür bir performans artışı ancak pil sayısının artırılmasıyla veya önemli araştırma çabaları ile sağlanabilir.

3D baskı yoluyla basınca dayanıklı ısı emiciler

Elektrikli otomobiller için güç invertörleri su kullanılarak soğutulur. Transistörlerde oluşan ısı genellikle katı bir soğutma elemanı aracılığıyla boşaltılır. Bu, suya çıkıntı yapan ve ısıyı dağıtan, yüzgeçler olarak adlandırılan soğutma kanallarına sahiptir. Bu yararlı SiC transistörlerini soğutmak için uzmanlar, 3D baskı yoluyla nispeten ince duvarlara sahip bir soğutma elemanı yarattılar. Bu eleman, transistörler sadece birkaç milimetre kalınlığındaki metal bir plaka üzerine oturacak şekilde düzenlenmiştir. Sonuç olarak, transistörler soğutma suyuna yaklaşır ve bu, soğutma etkisini yoğunlaştırır. İnce metal plakanın yük altında deforme olmasını önlemek için soğutma kanatları, bir kubbedeki kolonlar gibi metal plakaları destekleyecek şekilde 3D yazıcıda modellenmiştir. Bu yapı o kadar stabildir ki, soğutma elemanı hem soğutma suyunun basıncına hem de transistörler soğutma elemanı üzerine sinter-kaynaştırıldığında ortaya çıkan kuvvetlere dayanabilir.

Güç modülleri, gerekli farklı işlevleri üstlenmek için her zaman farklı malzemelerden oluşur. Sorun şu: Isıtıldığında, birbirine benzemeyen malzemeler öylesine farklı oranlarda genişler ki yapıda gerilmeler meydana gelir. Bu, güç çeviricinin çatlamasına ve arızalanmasına neden olabilir. Yeni soğutma elemanı da bu sorunu çözüyor. Metal plakalar son derece ince tutulduğu için ısındığında veya soğutulduğunda oluşan gerilmeleri hafifçe deforme ederek telafi edebilmektedir. Sonuç olarak, tüm termo-elektrik yapı çok esnektir. Daha da önemlisi, bu pahalı SiC yarı iletkenlerini korur ve hizmet ömürlerini uzatır.

Bakır tel çatlakları önler

Yeni güç çevirici modüllerinde stresi azaltan başka bir şey daha var. Diğer elektronik bileşenlere her zamanki gibi katı, bakır iletken yollarla bağlanmazlar. Bunun yerine, soğutma elemanını ve SiC transistörlerini içeren yapı, bükülü, esnek, ince bakır tellerle elektronik sistemin geri kalanına bağlanır.

Yeni güç çevirici önümüzdeki birkaç ay içinde proje ortağı Robert Bosch’ta test edilecek. Porsche şirketi daha sonra cihazı SiC yapısına tam olarak uyan yeni tasarlanmış bir aktarma organına kuracak. Eugen Erhardt, “Cihazın üretime geçmeye hazır hale gelmesi için hala kat etmemiz gereken bir yol var” diyor. “İlk aşamada, bir prototip oluşturmak için her şeyi bir araya getiriyoruz. Daha sonra, bireysel işlem adımlarının daha da optimize edilmesi gerekecek.”

Tahrik sistemi, elektrikli araçlarda yerden ve ağırlıktan tasarruf sağlar Fraunhofer-Gesellschaft tarafından sağlanır

Alıntı: Elektrikli arabalar için daha uzun menzil (2021, 3 Mayıs) 3 Mayıs 2021 tarihinde https://techxplore.com/news/2021-05-longer-range-electric-cars.html adresinden alındı

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz