Коя е най-важната част на едно фенерче? Лесният отговор е крушката. Разбираемо е, тъй като фенерче без светлина всъщност не е фенерче.
Но какво да кажем за батерията? Без източник на енергия за светлината, фенерчето няма да ви е от голяма полза в тъмното. А превключвателят? Може би не сте се замисляли, но без него, за да включвате и изключвате светлината, полезността на фенерчето е ограничена до живота на батерията.
Според Марк Вос, помощник-главен инженер по силова електроника в Дженерал Мотърс (General Motors), именно превключвателят прави фенерчето функционално. Неговата работа е да помогне за дефинирането на този „превключвател“ за електрическите превозни средства – силовата електроника.
В един електромобил, или ЕВ (EV), батерийният пакет е аналог на батериите във фенерчето, само че много по-голям, докато електромоторите са като крушката. Силовата електроника е като превключвателя, но вместо да бъде просто устройство за включване и изключване, тя дозира точното количество енергия във всички сценарии. По-скоро прилича на димер, който ви позволява прецизно да регулирате желаното количество светлина.
Ключовите компоненти на системата
Силовата електроника в електромобилите на GM се състои от редица различни компоненти за управление на потока на електричество. Обикновено много или всички от тях се помещават в един общ модул, наречен Интегриран блок за силова електроника или ИСЕ (IPE). Този блок често е интегриран в задвижващия модул на електромобила, който също така помещава мотора и скоростната кутия, задвижващи колелата.
-
Инвертор: Той преобразува постоянния ток, или ПТ (DC), от батерията в трифазен променлив ток, или ПрТ (AC), който задвижва мотора. Инверторът също така преобразува променливия ток от регенеративното спиране – когато моторът забавя автомобила – обратно в постоянен ток, който се връща в батерията.
-
Бордово зарядно устройство: Преобразува променливия ток от домашната мрежа или от обществена AC зарядна станция в постоянен ток за батерията.
-
Модул за захранване на аксесоарите: Макар един EV да има батерия с високо напрежение за задвижване на колелата, той използва и традиционна 12-волтова батерия за захранване на определени функции като електрически прозорци, светлини и инфотейнмънт система. Този модул преобразува постоянния ток с високо напрежение в такъв с ниско напрежение, за да зарежда малката батерия и да захранва някои електронни системи.
-
Блок за изключване на батерията: Това е компонентът, който изолира голямата батерия с високо напрежение от останалата част на автомобила. В случай на инцидент например, блокът е проектиран автоматично и незабавно да прекъсне връзката между батерията и задвижващия модул с цел безопасност.
Ролята на инвертора: сърцето на системата
Инверторът е един от най-критичните компоненти в един електромобил. Работата му е да преобразува постоянния ток от батерията в променлив ток за мотора, така че моторът да може да произвежда въртящ момент в зависимост от командите на водача – тоест натискането на педала на газта. Бетани Комбс, системен инженер по проектиране на силова електроника в General Motors, обяснява, че именно инверторите са тези, които реално задвижват моторите.
Разбирането на принципа на работа на инверторите не е лесна задача. В Дженерал Мотърс има инженери, които са посветили професионалния си живот на тази тема. С прости думи, инверторът има шест превключвателя, които се включват и изключват в различни комбинации, за да създадат въртящо се електромагнитно поле в мотора, което задвижва колелата. Тези превключватели се отварят и затварят хиляди пъти в секунда – далеч по-бързо, отколкото можете да включите и изключите фенерчето си.
Инверторът играе огромна роля в определянето на характера на автомобила и начина, по който той реагира на действията на водача, като същевременно допринася за цялостната производителност и безопасност на системата. Част от работата му е да гарантира, че моторът генерира подходящия въртящ момент според нуждите на шофирането.
Иновации за по-висока ефективност
Наскоро GM въведе нови превключватели от силициев карбид, или СиЦ (SiC), за инверторите на някои от своите електромобили, което позволява повишаване на ефективността в сравнение с традиционния силиций. Подобно на химическия състав на батериите, при материалите за задвижващия модул и силовата електроника има компромиси – силициевият карбид струва повече от силиция, но провежда електричество по-бързо. Като го използва в избрани инвертори, GM цели да сведе до минимум загубата на енергия, която естествено възниква в процеса на преобразуване, като същевременно оптимизира ефективността на автомобила. Това помага да се гарантира, че повече от енергията на батерията отива директно към моторите за по-голям пробег.
Марк Вос добавя, че компанията иска да даде на потребителите максимална полза от тяхната инвестиция. Затова GM използва SiC в определени електромобили, като приоритизира тези, при които натоварването на моторите е най-голямо. Силициевият карбид, заедно с допълнителни подобрения в задвижващия модул, допринесе за увеличаване на пробега с около 32 км при моделната 2025 година на Сиера ЕВ (Sierra EV). Вос подчертава, че стремежът им е клиентите винаги да са в центъра на техните решения.
Подобно на превключвателя във фенерчето, модулът ИСЕ е ключов, но често пренебрегван компонент в електромобила. Лесно е да се фокусираме върху моторите и батериите, но те стават полезни само благодарение на силовата електроника. Ето защо хора като Вос, Комбс и много други работят толкова усилено за оптимизирането на тези компоненти. Техните усилия се отразяват пряко на производителността и ефективността на автомобила.
Последвайте ни в Google News
