Rare Earths และการแปลงพลังงาน: บทบาทของพวกเขาในระบบ DCDC, DCAC และ OBC

เมื่อเราพูดถึง "หัวใจ" ของรถยนต์ไฟฟ้า มอเตอร์สมรรถนะสูงมักจะขโมยสปอตไลท์ไป อย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานไฟฟ้านั้นต้องการมากกว่าแค่ "หัวใจ" ที่แข็งแกร่ง "โครงข่ายประสาทเทียม" และ "ระบบไหลเวียนโลหิต" ที่ซับซ้อนและสำคัญพอๆ กันนั้นทำงานอย่างเงียบๆ ในเบื้องหลัง ซึ่งหมายถึงระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ประกอบด้วยตัวแปลง DCDC, เครื่องชาร์จออนบอร์ด (OBC) และอินเวอร์เตอร์ (DCAC) สิ่งที่น่าสนใจคือในสาขานี้ซึ่งถูกครอบงำด้วยเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ซิลิกอน ธาตุดินที่หายากมากซึ่งทำให้มอเตอร์มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ยอดเยี่ยม ยังมีบทบาทเบื้องหลังที่ขาดไม่ได้อีกด้วย

นี่ไม่เกี่ยวกับตัวแม่เหล็ก แต่เป็นการแสวงหาประสิทธิภาพ ความเสถียร และความหนาแน่นของพลังงานอย่างไม่หยุดยั้ง ในทุกจุดที่จำเป็นต้องแปลงพลังงานไฟฟ้าอย่างแม่นยำ คุณลักษณะเฉพาะที่ได้จากวัสดุหายากจะช่วยให้วิศวกรก้าวข้ามขีดจำกัดได้

1. ที่ชาร์จแบบออนบอร์ด (OBC): พันธมิตรด้านการชาร์จที่เล็กกว่าและเร็วกว่า

OBC ของคุณคืออุปกรณ์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) จากสถานีชาร์จเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่แบตเตอรี่ต้องการ ส่วนประกอบหลักคือหม้อแปลงความถี่สูงและตัวเหนี่ยวนำ เพื่อเพิ่มความเร็วในการชาร์จและลดขนาดของตัวเครื่อง วิศวกรจำเป็นต้องเพิ่มความถี่การทำงานของส่วนประกอบเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง

แต่ความถี่ที่สูงกว่ามักนำไปสู่การสูญเสียคอร์ที่มากขึ้น ส่งผลให้เกิดความร้อนและประสิทธิภาพลดลง นี่คือจุดที่ธาตุหายากเข้ามามีบทบาท การใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรของธาตุหายาก เช่น ​นีโอดิเมียมเหล็กโบรอน (NdFeB)​​ สำหรับการชดเชยแม่เหล็กแบบไบแอส หรือใช้วัสดุแม่เหล็กอ่อนของธาตุหายากที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถลดความอิ่มตัวของแม่เหล็กที่ความถี่สูงได้อย่างมาก และลดการสูญเสีย ซึ่งหมายความว่า OBC สามารถได้รับพิกัดพลังงานที่สูงขึ้นในขนาดที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น ทำให้การชาร์จที่รวดเร็วมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น

2. ตัวแปลง DCDC: "ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า" ที่เสถียรและเชื่อถือได้​​

ตัวแปลง DCDC มีหน้าที่รับผิดชอบในการลดแรงดันไฟฟ้าแรงสูงจากชุดแบตเตอรี่สำหรับฉุดลาก (เช่น 400V หรือ 800V) เพื่อจ่ายไฟให้กับระบบแรงดันไฟฟ้าต่ำ (12V/48V) ของรถ รวมถึงไฟ ระบบสาระบันเทิง และชุดควบคุม ระบบนี้จะต้องมีความเสถียรและมีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง

ในที่นี้ ความไวต่ออุณหภูมิขององค์ประกอบตัวเหนี่ยวนำที่ใช้ในตัวแปลงมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเสถียรของทั้งระบบ การออกแบบตัวเหนี่ยวนำบางอย่างโดยใช้แม่เหล็กถาวรซาแมเรียมโคบอลต์ (SmCo) ​​ ได้รับประโยชน์จากความเสถียรของอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยมของ SmCo (คุณสมบัติทางแม่เหล็กของมันจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ ) ช่วยให้สามารถให้ค่าตัวเหนี่ยวนำที่เสถียรอย่างยิ่งในช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ -40°C ถึง 150°C เพื่อให้แน่ใจว่าตัวแปลง DCDC สามารถจ่ายไฟที่สะอาดและเสถียรให้กับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้าต่ำ ไม่ว่าจะอยู่ในความเย็นเยือกแข็งหรือร้อนจัด รับประกันความปลอดภัยสูงสุดของระบบอิเล็กทรอนิกส์ของยานพาหนะ

3. อินเวอร์เตอร์ (DCAC): แกนหลักของการควบคุมที่แม่นยำ

อินเวอร์เตอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญที่จะแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ของแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่จำเป็นในการขับเคลื่อนมอเตอร์ โดยจะกำหนดการตอบสนองแรงบิดของมอเตอร์และความแม่นยำในการควบคุมความเร็วโดยตรง ขีดจำกัดด้านประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์มักถูกจำกัดโดยความเร็วในการสลับและความสามารถในการจัดการกระแสของโมดูลพลังงานภายใน (เช่น IGBT หรือ SiC MOSFET)

บนเส้นทางสู่การไล่ตามความถี่สวิตชิ่งที่สูงขึ้นและกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้น การกระจายความร้อนถือเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุด แม้ว่าธาตุหายากจะไม่ได้ใช้โดยตรงในชิปเซมิคอนดักเตอร์ แต่ในโซลูชันการจัดการความร้อนขั้นสูงบางประเภท วัสดุเชื่อมต่อความร้อนหรือเซรามิกที่มีองค์ประกอบของธาตุหายากจะถูกใช้ในบรรจุภัณฑ์โมดูลพลังงานและเครื่องกระจายความร้อนเนื่องจากมีการนำความร้อนได้ดีเยี่ยม ช่วยให้ส่วนประกอบหลักกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้อินเวอร์เตอร์สามารถรักษากำลังไฟฟ้าสูงสุดไว้ได้

สรุป: การทำงานร่วมกันระดับระบบ​

ที่ PUMBAA เราเข้าใจดีว่าระบบส่งกำลังของรถยนต์ไฟฟ้าเป็นระบบที่มีการบูรณาการในระดับสูง ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวัสดุหายากนั้นนอกเหนือไปจากการผลิตมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่ทรงพลัง ซึ่งครอบคลุมถึงการไหลและการแปลงพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด ด้วยการทำความเข้าใจและประยุกต์ใช้ข้อได้เปรียบเฉพาะของธาตุหายากในคุณสมบัติทางแม่เหล็กและความร้อน และอื่นๆ เราสามารถบรรลุผลดังต่อไปนี้ในระบบ DCDC, OBC และ DCAC:

​ความหนาแน่นของกำลังสูงขึ้น ทำให้ส่วนประกอบมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบามากขึ้น

​การปรับอุณหภูมิได้กว้างขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพในทุกสภาพอากาศ

​ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เหนือกว่า ช่วยเพิ่มระยะการขับขี่ได้ในที่สุด

นี่ไม่ใช่แค่การเลือกใช้วัสดุที่ดีที่สุดเท่านั้น มันเกี่ยวกับวิธีการที่วัสดุเหล่านี้ทำงานร่วมกันภายในระบบที่สมบูรณ์เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ "1+1>2"

ต้องการทำความเข้าใจให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นว่าเราผสมผสานวัสดุศาสตร์เข้ากับเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังได้อย่างไร เยี่ยมชมเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของเราเพื่อสำรวจโซลูชันที่สมบูรณ์ของ PUMBAA ในโดเมนระบบ e-drive​​

www.pumbaaev.com