Jarak yang lebih jauh untuk mobil listrik
Automotive

Jarak yang lebih jauh untuk mobil listrik


Didinginkan dengan baik dan efisien – inverter daya untuk power train Porsche. Kredit: Fraunhofer-Gesellschaft

Jika kendaraan listrik ingin mencapai jarak yang lebih jauh, ini bukan hanya masalah mengoptimalkan baterai mereka. Sebaliknya, seluruh power train harus ditingkatkan. Oleh karena itu, tim Fraunhofer sedang mengembangkan unit kontrol elektronik, yang disebut inverter daya, yang mengubah energi antara baterai dan motor jauh lebih efisien daripada yang terjadi saat ini.

Ketika berbicara tentang jangkauan mobil listrik, banyak dari kita yang secara otomatis memikirkan baterai. Semakin banyak energi yang dapat disimpan baterai, semakin jauh mobil dapat melaju. Baterai, bagaimanapun, bukanlah yang terbaik dan yang terpenting. Faktanya, kereta penggerak juga memainkan peran penting. Para ahli dari Institut Fraunhofer untuk Keandalan dan Integrasi Mikro IZM di Berlin, misalnya, mulai mengerjakan inverter daya. Alat ini mengubah arus searah dari baterai menjadi arus bolak-balik yang menggerakkan motor listrik. Karena posisi sentralnya antara baterai dan motor, arus listrik tinggi mengalir melalui power inverter dan transistornya. Untuk mencegah perangkat memanas seperti pemanggang roti, panas harus dibuang melalui elemen pendingin.

Rentang diperpanjang hingga enam persen

Dalam proyek SiCeffizient, para ahli dari Fraunhofer IZM dan mitra industrinya sekarang membuat transistor menggunakan semikonduktor silikon karbida (SiC) yang sangat efisien, yang menghilangkan lebih sedikit daya saat arus listrik mengalir melalui mereka. Meskipun demikian, semikonduktor ini relatif mahal. Oleh karena itu, masuk akal untuk memiliki jumlah transistor minimum. Tetapi karena masing-masing akan menghilangkan lebih banyak tenaga dan memanas lebih intens, mereka perlu didinginkan dengan sangat baik. Elemen pendingin dari power inverter sekarang telah didesain ulang sepenuhnya, idenya adalah untuk menjaga semikonduktor lebih dingin dengan tetap menjaga laju disipasi yang sama.

Terutama saat kendaraan sedang berakselerasi, mengerem, dan berjalan dengan kecepatan tinggi, daya hilang dari inverter karena arus bolak-balik dalam jumlah besar antara motor, inverter daya, dan baterai. Semikonduktor SiC mengurangi kerugian ini. “Kami berharap bahwa dengan mengoptimalkan drive train dengan cara ini, jangkauan mobil listrik pada akhirnya akan diperpanjang hingga enam persen,” kata Eugen Erhardt, yang bertanggung jawab atas proyek SiCeffizient di IZM. Enam persen mungkin tidak terdengar banyak. Namun pada kenyataannya, ini sangat bagus. Dalam hal baterai mobil listrik, peningkatan kinerja semacam ini hanya dapat dicapai dengan menambah jumlah baterai atau melalui upaya penelitian yang cukup besar.

Heat sink tahan tekanan melalui pencetakan 3D

Inverter daya untuk mobil listrik didinginkan menggunakan air. Panas yang terbentuk di transistor biasanya dibuang melalui elemen pendingin padat. Ini memiliki saluran pendingin, disebut sirip, yang menonjol ke dalam air dan menghilangkan panas. Untuk mendinginkan transistor SiC yang bermanfaat ini, para ahli telah menciptakan elemen pendingin dengan dinding yang relatif tipis melalui pencetakan 3D. Elemen ini disusun sedemikian rupa sehingga transistor berada di atas pelat logam yang tebalnya hanya beberapa milimeter. Akibatnya, transistor mendekati air pendingin, dan ini meningkatkan efek pendinginan. Untuk mencegah pelat logam tipis berubah bentuk saat dibebani, sirip pendingin dimodelkan di printer 3D sedemikian rupa sehingga menyangga pelat logam seperti kolom di kubah. Struktur ini sangat stabil sehingga elemen pendingin dapat menahan tekanan air pendingin dan gaya yang terjadi saat transistor disinter-fusi ke elemen pendingin.

Modul daya selalu terdiri dari bahan yang berbeda untuk mengambil alih fungsi berbeda yang dibutuhkan. Inilah masalahnya: Saat dipanaskan, material yang berbeda mengembang pada kecepatan yang berbeda sehingga terjadi tekanan pada struktur. Hal ini dapat menyebabkan inverter daya retak dan gagal. Elemen pendingin baru juga menyelesaikan masalah ini. Karena pelat logam dijaga sangat tipis, pelat ini mampu mengkompensasi tekanan yang terjadi saat dipanaskan atau didinginkan dengan sedikit berubah bentuk. Akibatnya, seluruh struktur termo-elektrik menjadi sangat fleksibel. Yang penting, ini menghemat semikonduktor SiC yang mahal dan memperpanjang masa pakai mereka.

Kawat tembaga mencegah retakan

Dan ada hal lain yang mengurangi tekanan pada modul inverter daya baru. Mereka tidak terhubung ke komponen elektronik lainnya dengan cara yang biasa melalui trek konduktor tembaga padat. Sebaliknya, struktur yang terdiri dari elemen pendingin dan transistor SiC dihubungkan ke sistem elektronik lainnya dengan kabel tembaga halus yang dipilin, fleksibel.

Inverter daya baru akan diuji di mitra proyek Robert Bosch selama beberapa bulan ke depan. Perusahaan Porsche kemudian akan memasang perangkat tersebut di drive train yang baru dirancang, yang secara tepat disesuaikan dengan struktur SiC. “Kami masih memiliki beberapa cara sebelum perangkat siap untuk diproduksi,” kata Eugen Erhardt. “Pada contoh pertama, kami menggabungkan semuanya untuk membuat prototipe. Langkah-langkah proses individu kemudian perlu dioptimalkan lebih lanjut.”


Sistem penggerak menghemat ruang dan berat mobil listrik


Disediakan oleh Fraunhofer Society

Kutipan: Jangkauan yang lebih jauh untuk mobil listrik (2021, 3 Mei) diakses 3 Mei 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-05-longer-range-electric-cars.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.




Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Data HK