Не так давно гибридные автомобили были еще настоящей экзотикой. Теперь их все чаще и чаще видишь на наших дорогах. Однако гибридные автомобили не производятся серийно, поскольку их производственные затраты все еще относительно высоки. Исследователь из ETH Zurich разработала новую концепцию в рамках своей докторской диссертации, которая объединяет силовые электронные функции и электродвигатель, что может снизить затраты на производство гибридных автомобилей.
С тех пор, как голливудские звезды, такие как Леонардо ДиКаприо и Кэмерон Диаз, начали выезжать на красную дорожку на своих гибридных автомобилях, гибриды становятся все более интересными для рынка обычных автомобилей. По мере того, как общественные дебаты о климате продолжаются, гибридные автомобили с комбинацией двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя все чаще становятся предметом исследовательских проектов.
Ханна Плеско, докторант Лаборатории силовых электронных систем, может каждое утро приезжать в ETH Zurich на общественном транспорте, но остаток дня она посвящает приводным системам для автомобилей, а точнее силовым электронным преобразователям. для гибридных автомобилей, так как они являются предметом ее докторской диссертации, которую она должна закончить в декабре. - А у меня даже машины нет! она смеется.
Гибридные диски по-прежнему дороги
Производство гибридных дисков по-прежнему очень дорого. «Ходят слухи, что гибридные автомобили могут улучшить ваш имидж, но в некоторых случаях автомобильным компаниям трудно покрыть свои расходы», - говорит Плеско. В связи с этим возникает вопрос, как сделать гибридные автомобили более рентабельными. Значительная часть затрат приходится на электродвигатель и силовую электронную систему управления энергией, в которой решающую роль играют инверторы и преобразователи постоянного тока. Однако подход Плеско основан на новой концепции, в которой эти компоненты, то есть силовая электроника и электродвигатель, выполняют несколько функций одновременно. Многократное использование электронных частей и двигателя также экономит объем.
Комбинация с двигателем имеет свои преимущества
В обычных гибридных автомобилях батареи питают не только электродвигатель, но и радио, вентиляцию и освещение. В отличие от системы электропривода, для которой высокое постоянное напряжение 200-600 В должно быть преобразовано в трехфазное переменное напряжение, для питания автомобильного радиоприемника достаточно низкого постоянного напряжения 12 В. Таким образом, инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный, и преобразователи постоянного тока в постоянный, которые передают мощность между двумя батареями для двух уровней напряжения, являются важными электронными компонентами силовой электроники в гибридных или электрических транспортных средствах. В современных гибридных автомобилях эти преобразователи расположены вне электродвигателя. В исследовательской группе «Future Automotive Power Electronics», возглавляемой старшим научным сотрудником Юргеном Биела, Плеско разработала систему для своей докторской диссертации, которая функционально объединяет инвертор, преобразователь постоянного тока в постоянный и электродвигатель. За счет объединения функций привода и преобразователя постоянного тока в постоянный можно совместно использовать некоторые электронные компоненты и пакет пластин двигателя. Большие количества таких функционально интегрированных систем будут дешевле, поскольку требуется меньше сырья. Более того, конструкция Plesko менее сложна, что упрощает производство.
Для своего прототипа Плеско использовала двигатель с выходной мощностью 3 кВт. 50 кВт были бы более реалистичными, но испытательная установка не была рассчитана на такие высокие уровни мощности. Однако она убеждена, что ее конструкция подойдет и для реальной мощности двигателя. Поданы заявки на два патента.