Wechselrichter und Umrichter sind kritische Komponenten für das Laden von Elektrofahrzeugen und das Energiemanagement während des Betriebs, die ein spezifisches Wärmemanagement erfordern.
Da Elektrofahrzeuge (EVs) und Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEVs) von den Verbrauchern weiterhin in großem Umfang angenommen werden, hat sich die Technologie zum Laden von Batterien exponentiell weiterentwickelt. Das Aufladen, das bisher mehrere Stunden für einen vollen Akku dauerte, wurde auf wenige Minuten gestrafft.
Eine erhöhte Ladegeschwindigkeit erfordert mehrere Komponenten, die mehr Leistung verarbeiten, und zusätzliche Lösungen, um sichere Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten. Wechselrichter erzeugen in diesen Systemen die meiste Wärme und erfordern ein präzises Wärmemanagement.
Warum sind Wechselrichter und Umrichter wichtig?
Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) sind Stromarten mit unterschiedlichem gerichtetem Stromfluss. Sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom sind für den Betrieb von Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung, werden jedoch auf unterschiedliche Weise verwendet.
Strom wird als Wechselstrom aus dem Stromnetz bezogen. Die meisten elektronischen Geräte und Geräte werden mit Wechselstrom betrieben, aber Strom in dieser Form kann nicht gespeichert werden. Um Strom aus dem Netz in den Batterien von Elektrofahrzeugen zu speichern, muss Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden. Sobald der Strom gespeichert ist, muss er wieder in Wechselstrom umgewandelt werden, um ihn effizient vom Elektromotor und anderen elektronischen Komponenten an Bord nutzen zu können.
Wechselrichter und Umrichter sind wichtige Komponenten, die elektrischen Strom im richtigen Format liefern. Stromrichter sind elektronische Geräte, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln, um ihn für die spätere Verwendung zu speichern. Im Gegensatz dazu wandeln Wechselrichter den gespeicherten Strom von Gleichstrom wieder in Wechselstrom um, sobald er aus der Batterie entnommen wird, um sofort von den Bordkomponenten genutzt zu werden. Sowohl Wechselrichter als auch Wandler werden auch verwendet, um die Spannung auf den effizientesten Ausgang zu erhöhen oder zu senken.
Wechselrichter und Umrichter befinden sich in Ladestationen für Elektrofahrzeuge (zur Umwandlung von Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom für die Fahrzeugbatterie) oder an Bord des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (um die Stromaufnahme von Heimladegeräten von Wechselstrom auf Gleichstrom umzuwandeln oder um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, um Komponenten an Bord zu verwenden). Oft werden Umrichter und Wechselrichter innerhalb des Ladesystems oder On-Board-Chargers in einer Einheit kombiniert.
Warum ist die Inverter-Kühlung wichtig?
Das Hin- und Herwechseln der Stromflussrichtung von Wechselstrom zu Gleichstrom und das kontinuierliche Auf- und Abstufen der Spannung erzeugt eine hohe Wärmebelastung innerhalb des Systems. Wenn diese Hitze nicht kontrolliert wird, kann sie zu einem thermischen Durchgehen führen, das das Fahrzeug, die Batterien und die Ladestationen beschädigen und für die Fahrzeuginsassen unsicher sein kann.
Von IGBTs, MOSFETs und anderen Transistoren bis hin zu Mikrocontrollern erzeugt jede Komponente in Wechselrichtern und Wandlern Wärme und muss gekühlt werden. Aufgrund der hohen Wärmebelastung verfügen Wechselrichter in der Regel über ein eigenes Thermomanagement.
Wärmemanagementsysteme für Wechselrichter enthalten häufig kundenspezifische Flüssigkeitskühlplatten mit speziell bearbeiteten Strömungspfaden und erweiterten Lamellen, die an den Wechselrichtern und Umrichtern montiert sind. Druckguss-Kühlkörper werden häufig für die IGBT-Kühlung und andere Einzelkomponenten eingebaut. Wärmeleitmaterialien wie Wärmeleitpads, Fette und Lückenfüller werden eingearbeitet, um die Wärmeübertragung von wärmeerzeugenden Komponenten zu erleichtern. Diese Systeme sind in hohem Maße auf jede einzelne Umrichter- oder Wechselrichter-Kühlanwendung zugeschnitten.
Wo werden Wechselrichter und Umrichter eingesetzt?
Während Wechselrichter und Umrichter für ein effizientes Laden und den Betrieb von Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung sind, werden sie in einer Vielzahl anderer Branchen eingesetzt, die mit hohen Strömen und Spannungen verbunden sind. Solarstromnetze, Batterie-Energiespeichersysteme (BESS), Kältekompressoren, Induktionserwärmung und sogar viele elektronische Geräte der Unterhaltungselektronik sind Anwendungen, in denen Wechselrichter und Umrichter üblich sind.
Der Boyd Unterschied bei der Inverter-Kühlung
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