电动汽车逆变器冷却的重要性
随着电动汽车 (EV) 和插电式混合动力汽车 (PHEV) 的广泛普及,电池充电技术正经历指数级变革。过去,充满电需要数小时,如今充电时间已缩短至仅需几分钟。
充电速度提高后,需要采用能够应对更大功率的多个组件,以及额外的系统来维持安全的运行温度。在这些系统中,电源逆变器产生的热量最多,因此需要精确的热管理。
交流电 (AC) 和直流电 (DC) 是电流方向不同的两种电。交流电和直流电对电动汽车的运行都至关重要,但用途不同。
从电网获取的电力是交流电。大多数电子设备和电器都使用交流电,但这种形式的电力无法储存。为了将电网的电力存储在电动汽车的车载电池中,交流电需要转换为直流电。电力储存后,还需要将直流电再转换为交流电,以便电动机和其他车载电子元件高效使用。
电源逆变器和转换器是至关重要的组件,它们能提供符合要求的电流形式。电源转换器是一种电子设备,用于将交流电转换为直流电,以便储存,并供日后使用。相比之下,电源逆变器则是将储存在电池中的直流电转换回交流电,以便车载部件直接使用。逆变器和转换器均可用于将电压升压或降压,以获得最高效的输出。
逆变器和转换器常见于电动汽车充电站(用于将电网的交流电转换为直流电,供车辆电池使用),或安装在纯电动或混合动力汽车上(用于将家用充电器提供的交流电转换为直流电,或将直流电转换为交流电,供车载部件使用)。在充电系统或车载充电器中,转换器和逆变器通常集成在同一单元内。
电流方向在交流与直流之间反复切换,以及电压的持续升降,会在系统内部产生巨大的热负荷。如果不对热量进行有效管理,可能会导致热失控,从而损坏车辆、电池和充电站,并对车内人员造成安全隐患。
从绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)、金属–氧化物–半导体晶体管 (MOSFET) 等晶体管到微控制器,逆变器和转换器中的每个组件都会产生热量,必须进行冷却。由于热负荷较高,逆变器通常配有独立的热管理系统。
逆变器热管理系统通常包括定制的液冷板,液冷板上设有经过特殊加工的流道和增强型散热翅片,安装在逆变器和转换器上。压铸散热器通常用于绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 及其他单个元件的冷却。导热界面材料(如导热垫、导热膏和间隙填充剂)被用于促进热量从发热元件向外部的传递。这些系统会根据每个转换器或逆变器的具体冷却应用进行高度定制。
虽然逆变器和转换器对于实现电动汽车的高效充电和运行至关重要,但它们也被广泛应用于其他众多涉及大电流和高电压的行业。太阳能电网、电池储能系统 (BESS)、制冷压缩机、感应加热,甚至许多消费类电子设备,都是逆变器和转换器常见的应用领域。
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