Poiché i veicoli elettrici (EV) e i veicoli ibridi plug-in (PHEV) continuano ad essere ampiamente adottati dai consumatori, la tecnologia utilizzata per caricare le batterie è avanzata in modo esponenziale. La ricarica, che in precedenza richiedeva diverse ore per una batteria piena, è stata semplificata a pochi minuti.
L'aumento della velocità di ricarica richiede diversi componenti che gestiscono più potenza e soluzioni aggiuntive per mantenere temperature operative sicure. Gli inverter di potenza producono la maggior parte del calore in questi sistemi e richiedono una gestione termica precisa.
Perché inverter e convertitori sono importanti?
La corrente alternata (AC) e la corrente continua (DC) sono tipi di elettricità con diversi flussi di corrente direzionale. Sia AC che DC sono fondamentali per il funzionamento dei veicoli elettrici, ma vengono utilizzati in modi diversi.
L'elettricità viene prelevata dalla rete elettrica come AC. La maggior parte dei dispositivi e degli apparecchi elettronici funziona a corrente alternata, ma l'elettricità in questa forma non può essere immagazzinata. Per immagazzinare energia dalla rete nelle batterie EV di bordo, la corrente alternata deve convertirsi in corrente continua. Una volta immagazzinata, l'elettricità deve essere riconvertita in corrente alternata per un uso efficiente da parte del motore elettrico e di altri componenti elettronici di bordo.
Gli inverter e i convertitori di potenza sono componenti critici che forniscono corrente elettrica nel formato corretto. I convertitori di potenza sono dispositivi elettronici che convertono la corrente alternata in corrente continua per essere immagazzinati per un uso successivo. Al contrario, gli inverter di potenza convertono l'elettricità immagazzinata dalla CC in CA una volta prelevata dalla batteria per l'uso immediato da parte dei componenti di bordo. Sia gli inverter che i convertitori vengono utilizzati anche per aumentare o diminuire la tensione fino all'uscita più efficiente.
Gli inverter e i convertitori si trovano nelle stazioni di ricarica dei veicoli elettrici (per convertire la corrente alternata dalla rete in CC per la batteria del veicolo) o a bordo del veicolo elettrico o ibrido (per cambiare l'energia assorbita dai caricabatterie domestici da CA a CC o per convertire CC in CA per l'uso dei componenti di bordo). Spesso, convertitori e inverter sono combinati nella stessa unità all'interno del sistema di ricarica o del caricabatterie di bordo.
Perché il raffreddamento dell'inverter è importante?
Cambiando la direzione del flusso di corrente avanti e indietro dalla corrente alternata alla corrente continua e aumentando continuamente la tensione verso l'alto e verso il basso genera un elevato carico termico all'interno del sistema. Se non gestito, questo calore può portare alla fuga termica, che può danneggiare il veicolo, le batterie, le stazioni di ricarica e può essere pericoloso per gli occupanti del veicolo.
Da IGBT, MOSFET e altri transistor ai microcontrollori, ogni componente all'interno di inverter e convertitori crea calore e deve essere raffreddato. A causa dell'elevato carico termico, gli inverter hanno generalmente i propri sistemi di gestione termica.
I sistemi di gestione termica degli inverter includono spesso piastre di raffreddamento a liquido personalizzate con percorsi di flusso appositamente lavorati e alette aumentate montate su inverter e convertitori. I dissipatori di calore pressofusi sono spesso incorporati per il raffreddamento IGBT e altri singoli componenti. I materiali di interfaccia termica, come cuscinetti termici, grassi e riempitivi di spazi vuoti, sono incorporati per facilitare il trasferimento di calore dai componenti che producono calore. Questi sistemi sono altamente personalizzati per ogni singola applicazione di raffreddamento di convertitori o inverter.
Dove vengono utilizzati inverter e convertitori?
Mentre gli inverter e i convertitori sono fondamentali per consentire una ricarica e un funzionamento efficienti dei veicoli elettrici, sono utilizzati in una miriade di altri settori che coinvolgono correnti e tensioni elevate. Le reti di energia solare, i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS), i compressori di refrigerazione, il riscaldamento a induzione e persino molti dispositivi elettronici di consumo sono applicazioni in cui inverter e convertitori sono comuni.
La differenza Boyd per il raffreddamento dell'inverter
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