چگونه اینورترهای جدید قدرت و شعاع حرکتی بیشتری به خودروی برقی می‌دهند؟

شرکت‌هایی مانند مک‌لارن اپلاید، نیو، اکیپ‌میک و بورگ‌وارنر از اینورترهای جدیدی رونمایی کرده‌اند که قدرت و شعاع حرکتی بیشتری برای خودروی برقی فراهم می‌کند.

بیشتر تیترهای اخبار پیرامون فناوری خودروی برقی مربوط به پیشرفت در فناوری باتری، عملکرد و ظرفیت پیمایش است. اما یکی از مهم‌ترین قطعات در پیشرانه خودروهای الکتریکی، اینورتر است که اغلب نادیده گرفته می‌شود. به گزارش اتوکار، شرکت‌هایی مانند مک‌لارن اپلاید (McLaren Applied)، نیو، اکیپ‌میک (Equipmake) و بورگ‌وارنر (BorgWarner) همگی اخیراً فناوری جدید و فشرده اینورتر ۸۰۰ ولتی را معرفی کرده‌اند که قادر است شعاع حرکتی و سرعت شارژ خودروهای برقی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

اینورترها جریان DC از باتری خودروی برقی را به جریان AC سه فاز تبدیل می‌کنند تا موتور کشنده AC خودرو را به حرکت درآورد و همچنین در هنگام استفاده از ترمز احیاکننده، از AC به DC باز می‌گردانند. علاوه بر این، آن‌ها سرعت موتور را در پاسخ به پدال گاز کنترل می‌کنند. نسل جدید اینورترها همگی ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی اکسید فلز یا ماسفت (MOSFET) از نوع کاربید سیلیکون (SiC) را جایگزین ترانزیستور دوقطبی دروازه عایق (IGBT) سیلیکونی سنتی می‌کنند. این ترانزیستورها سوئیچ‌های الکترونیکی هستند که جریان DC را به AC در فرآیندی به نام «سوئیچینگ» تبدیل می‌کنند.

تغذیه الکتریکی سه فاز مانند داشتن سه تغذیه مجزا از برق است. هر کدام شکل موجی دارند که هر یک از سه فاز بعد از فاز قبلی ۱۲۰ درجه به اوج خود می‌رسد. این یک میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد می‌کند که روتور را می‌چرخاند. با تغییر فرکانس آن امواج، موتور سرعت را تغییر می‌دهد.

ماسفت‌های کاربید سیلیکون می‌توانند جریان را بسیار سریع‌تر تغییر دهند و قدرت بیشتری را ایجاد کنند. اکیپ‌میک ادعا می‌کند که اینورتر HPI-۸۰۰ این شرکت می‌تواند با فرکانس ۴۰ کیلوهرتز (در مقایسه با ۲۰ کیلوهرتز برای یک اینورتر IGBT) سوئیچ کند و ساختار سبک‌وزن آن با کاربید سیلیکون نسبت قدرت به وزن را از ۵۴ اسب بخار بر کیلوگرم به ۱۳۴ اسب بخار بر کیلوگرم برساند.

اینورتر کاربید سیلیکون نیو توسط بخش موتور آن، XPT توسعه یافته است و اواخر امسال در ET۷ راه‌اندازی خواهد شد. سیستم‌های الکتریکی ممکن است بسیار کارآمد باشند، اما همچنان متحمل تلفات می‌شوند. نیو ادعا می‌کند در اینورتر جدید تلفات سوئیچینگ بیش از ۳۰ درصد و تلفات کلی قدرت ۴ درصد کاهش می‌یابد و در نتیجه قدرت ۵ درصد افزایش می‌یابد.

نسل پنجم پلتفرم اینورتر (IPG۵) مک‌لارن اپلاید می‌تواند موتورهایی با حداکثر قدرت ۴۷۵ اسب بخار (۳۴۰ اسب بخار مداوم)، وزن فقط ۵/۵ کیلوگرم و فضای ۳/۷۹ لیتری را به حرکت درآورد. اینورتر جدید برای اولین بار در خودروهای هیبریدی هیدروژنی شاسی‌بلند و هایپرجی‌تی (HyperGT) کینک‌سم (Kincsem) باک موتورز (Bak Motors) معرفی شد.

هیچ نام اختصاری فانتزی برای اینورتر جدید بورگ‌وارنر وجود ندارد و این شرکت محصول جدید خود را به سادگی «اینورتر کاربید سیلیکون» می‌نامد. طبق گفته‌های مسئولان این شرکت اینورتر جدید تلفات هدایت کمتر و راندمان سوئیچینگ بالایی دارد و تلفات قدرت از ۴۰ درصد به ۷۰ درصد در مقایسه با اینورترهای مبتنی بر سیلیکون کاهش یافته است. با در نظر گرفتن مدت‌هایی که توسعه‌دهندگان خودروهای برقی برای بررسی دقیق تمام جزئیات سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی خودروهای الکتریکی به  منظور صرفه‌جویی در هر میلی‌آمپر انرژی انجام می‌دهند، این ارقام درخورتوجه به نظر می‌رسند.

امروزه، معماری‌های ۸۰۰ ولت در جدیدترین خودروهای برقی تولید می‌شوند و همین‌ها هستند که شارژ فوق‌سریع را ممکن می‌کنند. با دوبرابر کردن ولتاژ از ۴۰۰ ولت قبلی، توان الکتریکی افزایش می‌یابد اما جریان (آمپر) ثابت می‌ماند. از نظر عملی، این بدان معنا است که کابل‌کشی فشار قوی می‌تواند کوچک‌تر و سبک‌تر باقی بماند و تلفات برق کاهش یابد. ترکیب اینورترهای بهبودیافته و سبک‌تر همراه با باتری‌های آند سیلیکونی که بالقوه سبک‌تر و پرانرژی‌تر هستند و باتری‌های حالت جامد که فراتر از آن رفته‌اند، باعث شده است تا افق‌های جدیدی پیش روی خودروسازان و فعالان صنعت قرار گیرد.