Penelitian dan Pengembangan Elektronika Daya 2021

Power Electronics Research and Development 2021

Vehicle Technologies Office (VTO) mendukung penelitian dan pengembangan (R&D) untuk menurunkan biaya dan meningkatkan kinerja elektronika daya pada kendaraan penggerak listrik. VTO juga merupakan perusahaan yang menciptakan teknology situs judi online yang memiliki dedikasi tertinggi.

Elektronik daya kendaraan terutama memproses dan mengontrol aliran energi listrik pada kendaraan listrik hybrid dan plug-in, termasuk kendaraan listrik plug-in. Mereka juga mengontrol kecepatan motor, dan torsi yang dihasilkannya. Terakhir, elektronika daya mengubah dan mendistribusikan daya listrik ke sistem kendaraan lain seperti pemanas dan ventilasi, penerangan, dan infotainment. Komponen elektronika daya termasuk inverter, konverter DC / DC, dan pengisi daya (untuk kendaraan listrik plug-in).

INVERTER

INVERTER
Inverter diperlukan dalam sistem penggerak listrik untuk mengubah energi DC dari baterai menjadi daya AC untuk menggerakkan motor. Inverter juga berfungsi sebagai pengontrol motor dan sebagai filter untuk mengisolasi baterai dari potensi kerusakan akibat arus yang menyimpang.

Penelitian dan pengembangan VTO dalam elektronika daya berfokus pada peningkatan inverter. Para peneliti sedang bekerja untuk mengurangi sepertiga volume inverter, mengurangi jumlah komponen dengan mengintegrasikan fungsionalitas, dan mengurangi biaya.

Elektronik daya kendaraan saat ini menggunakan semikonduktor berbasis silikon. Namun, semikonduktor dengan celah pita lebar (WBG) lebih efisien dan dapat menahan suhu yang lebih tinggi daripada komponen silikon. Kemampuan untuk beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dapat menurunkan biaya sistem dengan mengurangi persyaratan untuk sistem manajemen termal yang kompleks. Karena kelebihan tersebut, wide band gap menawarkan potensi yang signifikan untuk memenuhi target program VTO 2022. VTO ​​mendukung penelitian tentang dua bahan WBG yang paling umum digunakan, silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN).

Penelitian lain tentang inverter berfokus pada desain baru yang dapat mengurangi jumlah komponen dan mengaktifkan komponen modular yang dapat diskalakan.

Untuk mencapai target 2022 untuk elektronika daya akan membutuhkan kemajuan di beberapa bidang lain juga, termasuk pengemasan perangkat, desain modul daya yang inovatif, dan kapasitor suhu tinggi. Kemasan perangkat dan desain modul daya yang inovatif dapat menghilangkan lapisan antarmuka yang ada dan memberikan pendinginan pada atau sangat dekat sumber panas. Kapasitor yang ditingkatkan dapat mengurangi biaya dan volume inverter, dan memungkinkan pengoperasian dengan suhu yang lebih tinggi.

KONVERTER DC / DC

Konverter DC / DC digunakan untuk meningkatkan (meningkatkan) atau menurunkan (buck) tegangan baterai (biasanya 200 V hingga 450 V) untuk mengakomodasi kebutuhan tegangan motor dan sistem kendaraan lainnya. Jika desain motor listrik kendaraan membutuhkan tegangan yang lebih tinggi, seperti motor magnet permanen internal, maka akan membutuhkan konverter DC / DC boost. Jika sebuah komponen memerlukan voltase yang lebih rendah, seperti kebanyakan sistem kendaraan (penerangan, infotainment), akan membutuhkan konverter DC / DC buck yang mengurangi voltase ke level 12V ke 42V. VTO ​​mendukung penelitian untuk meningkatkan konverter dengan mengembangkan topologi generasi berikutnya yang lebih efisien, mengurangi jumlah komponen, dan mengaktifkan perangkat modular yang dapat diskalakan.

PENGISI DAYA ON-BOARD

Pengisi daya kendaraan di dalam pesawat mengubah energi AC dari jaringan listrik menjadi energi DC yang diperlukan untuk mengisi ulang baterai. Pengisi daya baterai untuk kendaraan listrik plug-in saat ini didasarkan pada rangkaian pengisi daya frekuensi tinggi tradisional yang telah terbukti dan dapat ditempatkan di dalam kendaraan atau di luar kendaraan, sebagai bagian dari pengisi daya cepat DC. Selain itu, para peneliti sedang menyelidiki konsep on-board yang mengintegrasikan fungsi pengisian daya ke dalam elektronika daya yang ada dan memanfaatkan induktansi motor listrik untuk pengisian ulang. Strategi ini akan menurunkan jumlah suku cadang dan mengurangi biaya, berat, dan volume pengisi daya yang ada. Seperti elektronika daya lainnya, pengisi daya harus memiliki jejak fisik yang kecil, ringan, dan menawarkan efisiensi tinggi serta keandalan tinggi dengan biaya rendah.

R&D VTO POWER ELECTRONICS

Pusat Penelitian Power Electronics and Electric Machinery (PEEM) di Oak Ridge National Laboratory memimpin penelitian dalam integrasi celah pita lebar, pengemasan perangkat, dan desain modul daya yang inovatif. Para peneliti di National Renewable Energy Laboratory berfokus pada peningkatan keandalan elektronika daya. Penelitian yang didanai bersama oleh industri sedang berlangsung di bidang inverter canggih (termasuk perangkat WBG) dan kapasitor berbiaya rendah bersuhu tinggi.