蓋世汽車訊 據外媒報道，美國國家可再生能源實驗室（NREL）與約翰迪爾公司（John Deere）合作開發出熱管理系統，有望顯著提高重型電動汽車應用中碳化硅（SiC）逆變器的功率密度。近期研究表明，改進后的逆變器設計使功率密度比以前的純硅逆變器提高了378%。

（圖片來源：NREL）

在重載應用中，電源逆變器負責控制直流和交流電氣系統之間的功率流，以運行車輛系統、附件和電機，例如電機和發電機。高效逆變器是環保汽車替代品所必需的關鍵部件。

NREL高級研究員和熱管理專家Kevin Bennion表示：“NREL碳化硅熱管理設計創新的關鍵是提高傳熱系數，這使得該系統能夠在發動機冷卻液運行過程中實現高效、持續地自我冷卻。該創新設計可大大提高功率密度，并保持系統安全高效地運行?！?/p>

一般來說，與普通輕型轎車相比，重型車輛在運行過程中需要更多的動力和更高的扭矩。NREL在寬帶隙功率模塊熱管理方面具有很深的研究，可有助于減少組件占用空間、提高性能和效率，并支持為重載應用中碳化硅逆變器的高頻率運行。

然而，功率輸出取決于逆變器功率模塊的最高溫度限制，因為這些功率模塊會存在過熱和關機的風險。因此，NREL研究人員開發出一種熱管理系統，可優化系統效率，同時調節碳化硅模塊（用115 °C水-乙二醇冷卻劑直接冷卻）的工作溫度。由Brij Singh博士領導的約翰迪爾工程團隊已對該項技術進行廣泛地評估。

EV逆變器熱管理的常見策略是在組件表面平行運行流體冷卻劑，以傳遞熱量并快速冷卻系統。NREL設計的先進系統將垂直射流與基于微型通道和微型歧管的冷卻系統相結合，以從逆變器和電源模塊中提取熱量。該設計可實現超高的傳熱系數，最高可達93,000瓦/平方米/開氏度（W/[m2-K]），是當前商業系統的四倍多。

（圖片來源：NREL）

此外，該NREL設計還將現有的柴油發動機冷卻系統用于簡化的發動機冷卻劑架構。傳統的重型逆變器需要單獨的冷卻系統才能成功運行，同時確保逆變器的耐用性。通過消除對單獨冷卻回路的需求，NREL新穎的熱和熱機械研究有助于逆變器實現43千瓦/升的功率密度。

該碳化硅設計中的熱和機械創新可顯著減小逆變器的尺寸，從而打造一個更小、更輕的系統。重量減輕及性能改進都將進一步改善燃油效率和運營成本。

Kevin Bennion表示：碳化硅逆變器技術在能效、燃油經濟性、性能和系統集成方面都非常出色。由于碳化硅電源轉換器成本較高，更看重性能而非初始成本的市場更可能會采用該創新技術。我們相信這款逆變器將對重型機械、航空和軍事應用產生重大影響?！?/p>

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