Kuinka invertterit toimivat hybridi- ja sähköajoneuvoissa

Kuinka invertterit toimivat hybridi- ja sähköajoneuvoissa

Jo ennen polttoaineiden hintojen nousua hybridi- ja sähköajoneuvot (EV) olivat yleistymässä sekä Yhdysvalloissa (USA) että Euroopassa. Eivät vain ympäristötietoiset ole vakuuttuneet siirtymään sähköautoihin. Ihmiset, jotka haluavat säästää polttoainetta ja ajaa mieluummin päästöttömiä ajoneuvoja, ovat kaikki siirtymässä hybrideihin tai sähköautoihin.

Hybridi tai sähköauto käyttää apuinvertteri ja muuntaja tandem hallitsemaan sen virtalähdettä ja sähkömoottorikäyttöjärjestelmää. Tämä on välttämätöntä, koska verkkoon tulee vaihtovirtaa, mutta auton akut varastoivat sähköä tasavirralla. Asioiden monimutkaisuuden lisäämiseksi useimmat hybridi- tai sähköautot käyttävät sähkömoottoreita, jotka toimivat vaihtovirralla. Tässä artikkelissa keskustellaan siitä, miten invertterit toimivat hybridi- ja sähköajoneuvoissa.

Mitä invertteri tekee

On olemassa kaksi kriittistä elementtiä, jotka toimivat rinnakkain teholähteen hallinnassa ja akkujen ja piirien lataamisessa hybridi- ja sähköajoneuvoissa. Nämä avainelementit ovat invertteri ja muuntaja. Nämä kaksi toimivat aina yhdessä hallitakseen virtalähdettä. Tämä ei ole aivan sama kuin tietokoneiden ja reitittimien virtalähteen hallintaan käytetty laite.

Invertterin päätehtävä on muuntaa tasavirtalähteestä (DC) tuleva sähkö vaihtovirtalähteeksi (AC). Suurin osa kodinkoneiden ja -laitteiden käyttämiseen tarkoitetuista moottoreista toimii vaihtovirtalähteellä. Syynä tähän on se, että AC-moottoreita pidetään yleensä tehokkaampina kuin tasavirtamoottoreita. Ne voivat tuottaa suuremman vääntömomentin käyttämällä tehokkaampaa sähkövirta.

Tässä on joitain muita AC-moottorin etuja:

  • AC-moottorit vaativat pienemmän käynnistystehon
  • Niissä on säädettävämpi käynnistysvirta ja kiihtyvyys, mikä sopii erittäin hyvin sähköajoneuvojen kiihtyvyyden säätöön
  • VFD ja VSD voidaan lisätä AC-moottoreihin, mikä mahdollistaa paremman vääntömomentin ja nopeuden hallinnan eri käyttövaiheissa
  • Niiden katsotaan olevan kestävämpiä ja niillä on pidempi käyttöikä, mikä tekee niistä sopivampia maantieajon kulumiseen.
  • AC-moottorit soveltuvat monivaiheisiin kokoonpanoihin

AC- ja DC-virtalähteen lataus

Muista, että virransyöttö verkosta on AC. Tämä tarkoittaa, että sähköauton akkujen lataaminen on tehtävä muuntamalla vaihtovirta verkkovirrasta tasavirtaan, jotta auton akut voidaan ladata. Virtalähde muunnetaan AC:sta DC:ksi itse latausasemalla. Verkosta kulkeva virtalähde on vaihtovirtaa, koska se pystyy siirtämään tehokkaampaa ja tehokkaampaa sähkötehoa.

Aurinkovoimapaneeleista tuleva sähköauton akkuihin varastoitu lähtövirtalähde on yleensä tasavirtaa. Auton akut toimivat tasavirralla. Sähköakkuja voidaan ladata myös tasavirtalatureilla. Latausasemalta tulee paksu johto. Paksut johdot on suunniteltu DC-lataukseen. Tätä käytät kytkeäksesi hybridi- tai sähköautosi latausta varten.

Euroopassa tasavirtalaturit voivat tuottaa 50 kW - 100 kW tehoja. Jotkut laturit voivat ladata jopa 350 kW. Noin 90 kW:n sähköauton akku voidaan ladata jopa 80 %:iin vain noin 30 minuutissa.

Kuinka invertterit toimivat hybridi- ja sähköajoneuvoissa 1

Miten invertterit toimivat

Invertterin tekninen termi on jännitemuunnin. Sitä kutsutaan muuntimeksi, koska se on sähkölaite, joka muuntaa virtalähteestä tulevan jännitteen AC:sta tasavirtaan. Kaksi yleistä jännitteenmuuntimen tyyppiä ovat nostomuunnin (tätä käytetään lisäämään jännitettä) ja alas-muunnin (käytetään jännitteen alentamiseen). Muuntimia käytetään yleisesti nostamaan jännite matalajännitelähteestä korkeampaan jännitteeseen, jota voidaan käyttää raskaan käytön laitteissa.

Invertteri toimii hybridissä tai sähköauto osana invertteri/muunnin tandem-yksikköä. Kaksi pääkomponenttia ovat samassa kotelossa, jota et voi erottaa, ellet avaa koteloa. Useimmat hybridi- ja sähköautot käyttävät näitä kahta tärkeää laitetta sähkökäyttöjärjestelmiensä virransyötön hallintaan.

Invertteri toimii syöttämällä sähköä sähkömoottoriin, joka käyttää akselia ajoneuvon käyttövoimaa varten. Sekä hybridit että sähköautot käyttävät tyypillisesti pienjänniteakkuja. Näissä akuissa on yleensä vain noin 210 volttia. Ne on suunniteltu siten, etteivät ne ole liian raskaita eivätkä vie liikaa tilaa ajoneuvossa.

Invertteristä tuleva sähkövirta muuttuu AC:ksi ja sitä käytetään sähkömoottorin tai generaattorin tehonlähteenä. Nämä moottorit käyttävät tyypillisesti noin 650 volttia. Tätä pidetään jo suhteellisen tehokkaana suurjännitteenä. Toisin sanoen invertterin ensisijainen tehtävä on muuntaa DC-virtalähde akusta AC:ksi, joka on sähkömoottorin tehokonfiguraatio.

Yhteenveto

Hybridi- tai sähköajoneuvot kulkevat invertterin ja muuntimen tandemyksikön läpi. Muuntajaa tarvitaan, koska sähköverkosta tulee vaihtovirtaa, mutta auton akku varastoi sähköä tasavirtaan. Sitten on tarpeen muuttaa tasavirta uudelleen AC:ksi, koska sähkömoottorit käyttävät vaihtovirtaa virtalähteenä. Toisin sanoen invertterin päätehtävä on muuntaa virtalähde tasavirrasta AC:ksi, koska sähkömoottorit toimivat AC:lla virtalähteenä.