西門子發布了一項新的技術,將電動車動力系統中的逆變器與電動機集成到了一起,兩個組件共同一套冷卻單元,通過這種方法,降低驅動系統的重量、節省內部空間。

西門子Sivetec MSA 3300  細微之處的輕量化

現階段,一款電動車要想走量,除了補貼之后能夠讓大眾接受的價格之外,還要有足夠日常或者個性化需求的續航里程。而為了增加續航里程,汽車制造商和供應商們也是花盡了心思,降低電動車的重量就是辦法之一,而電動車的重量大頭是在電池。在電池化學性能得不到大幅度突破的時候,如何在其他的細微之處進行輕量化就成了工程師們的使命。

最近,西門子發布了一項新的技術,將電動車動力系統中的逆變器與電動機集成到了一起,兩個組件共同一套冷卻單元,通過這種方法,降低驅動系統的重量、節省內部空間。

冷卻系統是關鍵

逆變器和電動機是電動車動力系統中兩個重要的部件,逆變器將從電池中出來的直流電轉換成交流電,而電動機則負責將電能轉換成機械能,再由傳動系統輸送到車輪。到現在為止,逆變器與電動機一直是兩個獨立的組件。而西門子的這項新技術,就是將這兩個設備集成到一起,使用一個外殼,并藉此來減輕重量、節省空間和降低成本。

據西門子的工程師表示,逆變器與電動機組合到一起之后,原本兩個組件之間的電纜和其他連接附件就不需要了,大概能在電動車內部節省6-8升的空間,可以用來放置充電組件等其他設備。

把逆變器與電動機集成到一起并非是1+1這么簡單,在集成過程中,冷卻是工程師們遇到的最大難題。

在高溫時候,逆變器中將直流電轉換成交流電的半導體——IGBT模塊的性能會受到溫度的影響而受到限制。所以,逆變器一般會有自己獨立的冷卻系統。而電動機在運轉過程中,將電能轉換成機械能時會產生大量的熱量,因而,要將這兩個部件組合到一起,必須解決電動機與逆變器的散熱的問題,讓逆變器在離電動機很近的時候,也不會因為過熱而影響性能,增加輸出能量損耗或者降低組件壽命。

西門子的工程師們根據組件中各零部件對溫度的敏感程度設計了一個冷卻回路,讓冷卻水最先經過對溫度最為敏感的區域,如IGBT模塊、電流回路上的電容器等,優先對這些部件進行冷卻,最后經過哪些對溫度不敏感的區域,如外殼之類的地方,然后完成循環。而且,這樣的設計,會在逆變器的電子組件與電動機的組件之間用冷卻水形成了一個簾壁,將兩個部件隔離開來。

西門子開發的這套驅動單元Sivetec MSA 3300,是在一系列電動車的基礎之上研發的。工程師們在設計時即是根據電動車的內部空間來設計3300的外型尺寸,以便讓其能夠適用于更多的電動車。

可增加傳導性能的SKiN技術

在Sivetec MSA 3300上,還有一項對性能提升相當有助力的技術——SKiN技術。SKiN技術是在2011年由致力于開發動力電子部件的Semikeron(德國西門康公司)發布,西門子于2013年與西門康在汽車的動力電子設備上進行合作,并收購了西門康旗下的研發動力電子組件和系統的子公司——VePOINT。VePOINT就是基于西門康的SKiN技術,開發適用于混合動力車與電動車的動力設備。

而這項被西門子相當重視的SKiN技術,是西門康公司研發的一種特殊的燒結工藝。根據度娘上的定義,燒結是將不同的粉末狀物體加熱到低于其中某一成分的熔點的溫度,然后以一定的方法和速度冷卻到室溫的過程。在這個過程中,能夠讓不同的粉末顆粒粘接在一起,而粘接的部分強度增加。一般情況下,這一技術主要應用在半導體的芯片之間以及電子部件與散熱片之間的粘接。

在傳統的焊接或者粘合劑粘接的方法中,組件之間連接的部分是最脆弱的地方,尤其是當其受到的熱能負荷頻繁發生變化時。而通過SKiN技術,也就是燒結工藝,進行粘合,粘合部位的強度要強于使用傳統粘接工藝進行粘接的部位。

[責任編輯:中國電池網]

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