مبدل‌های جدید مک لارن و نیو به افزایش قدرت و برد خودروهای برقی کمک می‌کنند

امروزه بیشتر اخباری که درباره خودروهای برقی منتشر می‌شوند درباره پیشرفت‌های صنعت در حوزه فناوری باتری، عملکرد این خودروها و مسافت قابل‌پیمایش آن‌ها است. بد نیست بدانید که یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین اعضای یک موتور برقی اینورتر یا مبدل آن است که گاهی کسی توجه درستی به آن نمی‌کند. شرکت‌های مک‌لارن، نیو، «اکیپ مِیک» و «بورگ وارنر» به‌تازگی از فناوری‌های جدید مبدل‌های کوچک 800V رونمایی کرده‌اند که تاحدی محسوس، قادر به افزایش مسافت قابل‌پیمایش و سرعت شارژ خودروهای برقی است.

مبدل‌ها درحقیقت جریان مستقیم DC را از باتری‌ها به جریان AC یا متناوب سه‌فاز تبدیل می‌کند تا موتور چندکاره برقی را به راه بیاندازند. این عملکرد با تبدیل جریان AC به DC نیز به‌صورت وارونه هم صورت می‌گیرد که تنها ازطریق بازگردانی اترژی نیروی ترمز انجام می‌شود. نسل جدید مبدل‌ها، ترانزیستورهای سلیکونی رایج IGBT (ترانزیستور دوقطبی با درگاه عایق) را با نمونه‌های SiC (سیلیکون کاربید) MOSFET (ترانزیستورهای زنگ فلزی با میدان اثرگذاری نیمه‌هادی) جایگزین می‌کند. این ترانزیستورها درواقع کلیدهای الکترونیکی کوچکی هستند که عملیاتی موسوم‌به «تغییر» را انجام می‌دهند. همان‌گونه که انتظار می‌رود در طی این عملیات، جریان DC به AC تغییر می‌کند.

یک تغذیه سه‌فازی برقی مانند استفاده از سه تغذیه برقی کاملا جداگانه است. هر کدام یک چینش موج خود را دارد و با دیگری، ۱۲۰ درجه اختلاف فاز دارد. همین مسئله باعث خلق یک میدان مغناطیسی چرخشی می‌شود که روتور را می‌چرخاند. با تغییر بسامد (فرکانس) این امواج، موتور هم سرعتش را تغییر می‌دهد. کلیدهای SiC MOSFET جریان را سریع‌تر تبدیل می‌کنند و قدرت بیشتری را دردسترس کاربر قرار می‌دهند. براساس ادعای اکیپ میک، کلید HPI-800 آن می‌تواند در بسامد ۴۰ کیلوهرتز به‌خوبی کار کنند (این مقدار را با عدد عملکرد مبدل‌های IGBT که برابر ۲۰ کیلوهرتز است مقایسه کنید). ساختار سبک‌وزن این کلید هم باعث افزایش نسبت قدرت به وزن از ۵۴ اسب بخار بر کیلوگرم به ۱۳۴ اسب بخار بر گیلوگرم می‌شود.

مبدل SiC شرکت چینی نیو که زیرنظر بخش موتور این شرکت توسعه یافته است، اواخر سال جاری میلادی و در خودروی ET7 مورد استفاده قرار خواهد گرفت. درست است که این سیستم‌ها راندمان بالایی دارند و به‌صرفه هستند اما هنوز هم تلفات مخصوص به خود را دارند؛ نیو مدعی است که تلفات تغییر در این کلیدها بیش از ۳۰ درصد کاهش یافته است. قدرت نیز هم‌اکنون تا ۴ درصد کمتر از دست می‌رود و در کنار آن، ۵ درصد قدرت بیشتری تولید می‌شود.

کمپانی مک‌لارن نیز از IPG5 (پلتفرم نسل ۵ مبدل‌ها) استفاده می‌کند که می‌تواند موتورهایی تا حداکثر قدرت ۴۶۹ اسب بخار را حرکت دهند و تنها ۵.۵ کیلوگرم وزن و ۳.۷۹ لیتر حجم داشته باشند. این مبدل جدید نخستین‌بار در دو خودروی هیدروژنی هیبریدی «کینسم هایپر GT» و شاسی‌بلندی از شرکت «باک موتوز» رونمایی شد.

شرکت بورگ وارنر به سیستم مبدل خود نام تخیلی خاصی نداده و آن را فقط «مبدل SiC ما» می‌نامد که عملکردی مشابه نمونه‌های یادشده دارد؛ بنابراین تلفات رسانش کمتری دارد و از راندمان تغییر بهتری بهره‌مند شده است. براساس ادعای سازنده، تلفات قدرت به‌جای ۴۰ درصد (در نمونه‌های متداول) تا ۷۰ درصد کاهش یافته‌اند. با توجه به اینکه مهندسان و توسعه‌دهندگان خودروهای برقی تمام زیروبم اجزای مختلف این خودروها را موردبررسی قرار می‌دهند تا بتوانند تا جای ممکن مصرف انرژی را کاهش دهند، این اعدادوارقام قطعا تحسین‌برانگیز هستند.

معماری 800V امروزه در آخرین نسل خودروهای برقی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این معماری لازمه اصلی شارژ فوق سریع است. با دو برابر کردن ولتاژ نسبت‌به مبدل‌های 400V درعین ثابت ماندن جریان، قدرت موتور برقی افزایش می‌یابد. این به معنی آن است که کابل‌کشی برای ولتاژ بالا کمتر و سبک‌تر خواهد بود و تلفات قدرت نیز کاهش خواهد یافت. اگر باتری‌های مجهز به آنودهای سیلیکونی که تراکم انرژی بیشتری دارند و درعین‌حال نسبت‌به نمونه‌های متداول سبک‌تر هستند یا باتری‌های نسل بعدی موسوم‌به «حالت جامد» را درکنار این مبدل‌های جدید قرار دهید، به‌راحتی می‌توان آینده‌ای روشن را برای خودروهای برقی متصور شد.

در ادامه روند کاهش وزن خودروهای برقی برای رسیدن وزنی مشابه و کمتر از نمونه‌های احتراق درونی، شرکت پول‌استار هم از پلتفرم آلومینیومی خود پرده‌برداری کرده است که در نخستین خودروی GT پنج در این شرکت مورد استفاده قرار خواهد گرفت. گویا این پلتفرم از پلتفرم خودروهای کوچک‌تر نیز سبک‌تر است. قاعدتا تولید چنین محصولی زمان زیادی نیاز دارد اما سازنده مدعی شده که برای ساخت آن، راهی به‌مراتب سریع‌تر یافته است. این امر با استفاده از توسعه یونیزه بدنه و پلتفرم انجام خواهد شد.