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欧洲逆变器技术:在新能源汽车市场增长中发挥关键作用

特普生科技 特普生科技 2023-04-04 12 508

到 2035 年,欧洲汽车和新能源电动汽车 (EV) 市场将实际上成为同一个实体,因为欧洲议会通过的禁止销售新的产生二氧化碳的汽车和货车的立法将生效。

从现在到 2035 年后,电动汽车市场面临的一个相当大的挑战是确保为消费者提供必要的产品和基础设施,使传统汽油和柴油车辆的转换具有吸引力、实用性和可负担性。如果不能充分应对这一挑战,市场将面临明显放缓的增长。

从车辆开发的角度来看,有两个主要障碍需要克服。

首先是电动汽车的成本,汽车研究专家 Jato Dynamics 发布的一份 2022 年报告显示:欧洲纯电动汽车(BEV) 的平均税后价格为 55,821 欧元(60,780 美元),导致许多潜在买家退出市场。

二与里程焦虑有关,这不再仅仅是关于汽车一次充电可以行驶多远,还涉及汽车使用电力的效率以及在旅途中充电的速度。里程焦虑现在经常被“充电焦虑”所取代,以反映这一变化。

从电池到驱动轮的高效功率转换可以说是 GKN Automotive 最重要的关注领域。作为汽车行业的一级供应商,GKN Automotive 已成为电动动力总成技术的领先制造商之一。早期,该公司确定了效率在提高电动汽车性能和降低价格方面的根本作用。

Jato Dynamics 的一份 2022 年报告显示欧洲 BEV 的平均价格为 55,821 欧元

Jato Dynamics 的一份 2022 年报告显示欧洲 BEV 的平均价格为 55,821 欧元

电动汽车的发展,尤其是在早期阶段,侧重于增加电池尺寸以减轻消费者对续航里程的焦虑,但如今,这种方法已不再是最佳选择。

GKN Automotive 的 ePowertrain 总裁 Dirk Kesselgruber 解释说:“电池是电动汽车中最昂贵的部件,使用大电池不仅会增加成本,还会增加重量,从而对车辆的效率产生负面影响。我们相信,在新电池技术出现之前,中短期内最大的续航里程改进将来自于关注组件的优化,而不是更大的电池。”

GKN 预测逆变器将更多地集成到 EDU 中,这将进一步改善功率密度和热管理

GKN 预测逆变器将更多地集成到 EDU 中,这将进一步改善功率密度和热管理

由于对车辆性能的潜在好处规模巨大,该公司很快将逆变器技术视为一个关键的发展领域。GKN Automotive 在这一领域投入巨资,去年推出了一款 800 伏 (V) 逆变器,与之前的产品相比,功率提高了 20%,功率密度提高了 50%,功率重量比提高了 60%模型。工程师还能够将逆变器中的铜用量减少约 60%。

从 400V 到 800V 标准的提升表明逆变器技术可能对未来的电动汽车产生重大影响,使制造商能够生产出更高效、更便宜的车辆。下一代逆变器释放出许多最重要的优势,包括减轻车辆重量、功率损耗和充电时间。

逆变器是电力转动系统中的关键部件,可将直流充电从电池切换为交流充电以驱动电机,并在系统从制动中获取能量时反转。它通过控制电动机内部线圈的开关来提供这种动力,从而产生使转子旋转的磁场。增加系统电压可以减少提供相同功率所需的电流,从而通过减少热损失来提高逆变器的效率。这反过来又通过更轻的电缆和更低的逆变器质量减轻了重量,并且有机会使用更小的电池而不会影响续航里程。

对消费者来说,最明显和最重要的好处之一是更高电压的逆变器也意味着更少的时间等待汽车充电。充电焦虑仍然是未来电动汽车车主的主要担忧。Kesselgruber 评论道:“客户希望知道他们可以轻松找到充电器,并且当他们找到时,他们将能够为他们的汽车提供足够的电量来完成旅程,而无需等待数小时。800V 系统的一个主要优点是它增加了充电器在任何给定时间段内可以为电池提供的电量,从而将充电时间减少了 50% 以上。”

随着开发的进展,逆变器越来越多地集成到电驱动单元 (EDU) 中,将进一步改善功率密度和热管理。这不仅会提高效率,还会减少制造过程中使用的材料数量,降低生产成本。

在新电池技术出现之前,中短期内最大的续航里程改进将来自于关注组件的优化,而不是更大的电池。

碳化硅也是下一代逆变器的关键。与硅相比,碳化硅功率模块可以在更高的频率和更低的损耗下运行,这使得逆变器更加高效,并且可以通过减小笨重的电容器的尺寸来减少质量。也许高频运行的最大优势是能够控制高速电机;使用以更高速度运行的电机的能力使整体电机尺寸更小,从而大大节省了包装和成本。

GKN Automotive 有许多正在进行的研发项目,涵盖其在其 ePowertrain 部门生产的各种组件,专注于提高可持续性和效率的创新。电动汽车市场的未来取决于技术的进步和改进,逆变器等组件的开发在提高电动汽车的效率、可持续性、价格和对消费者的吸引力方面发挥着基础性作用。


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