Ladevorgang Technologie der nächsten Generation für umweltfreundliche Fahrzeuge

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Plug-in Elektrofahrzeugen repräsentieren eine neue Richtung für den umweltfreundlichen Transport. Plug-in Elektroautos sind leider derzeit Raster-Krawatte Leistungselektronik, die große Mengen an Energie erfordern können — und Zeit — zu berechnen. Als Plug-in Autos werden immer mehr verbreiteten, großen Energiemengen müssen diese Fahrzeuge schnell aufladen.

Arkansas Power Electronics International (APEI) ist eines der Unternehmen arbeitet an einer Lösung dieser Herausforderung. Eine kleine Forschung und Entwicklung mit Sitz in Fayetteville, Arkansas, APEI Ziel ist State-of-the-Art-Technologie für die Entwicklung und Anwendung von Leistungselektronik zu bauen.

Das Department of Energy Forschungsagentur umfasste APEI Agenturen zur Finanzierung hilft, mehr Energie effiziente Leistungselektronik entwickeln. Im Rahmen des Projekts Agile Lieferung der elektrischen Energietechnik hilft APEI Forschung ein Leistungsmodul erstellen, die die Anforderungen von Plug-in Elektrofahrzeugen unterstützen können.

Verbesserte Halbleiter

APEI hat die letzten zehn Jahre lang auf dem Weg zu ihrer Leistungselektronik ersetzt standard-Silizium-Halbleiter Halbleiter Silizium-Karbid umzusetzen tätig. Halbleiter Silizium-Karbid gelten in Situationen, wo extreme Hitze und rauen Umgebung an der Tagesordnung, wie die Flügel eines Flugzeugs oder die Motorhaube eines Hybrid-Autos sind. Wegen der extremen Bedingungen werden Halbleiter Silizium-Karbid errichtet, um möglichen Temperaturen von über 600 Grad Celsius standhalten.

Modernen Silizium-Halbleitern können in der Regel nicht Temperaturen höher als 150 Grad Celsius verarbeiten. Hitze ist nicht mehr eine Einschränkung beim Entwerfen von Silizium-Karbid-Power-Module, sondern ist vielmehr ein Designelement. Die Silizium-Karbid-Power-Modul APEI zusammen mit der University of Arkansas mitentwickelt wurde R&D 100 ausgezeichnet im Jahr 2009 als eines der 100 neue globale technologische Durchbrüche.

"Silizium-Karbid ermöglicht einen geringeren Widerstand für einen bestimmten Sperrspannung im Vergleich zu herkömmlichen Silizium", sagte Ty McNutt, Director of Business Development bei APEI. Ein geringer Widerstand hat tief greifende Vorteile für Halbleiter. "Kleiner und schneller Schalter können mit weniger Verlusten Schalt- und Leitungs hergestellt werden", sagte Mc Nutt. Die APEI Siliciumcarbid Halbleiter sind energieeffizienter als Silizium-Halbleitern.

Leistung-Power-Module

Als Folge der Silizium-Karbid Halbleiterentwicklung entwarf APEI auch ein neue Power-Modul, das notwendige plug-in Elektrofahrzeuge aufladen Energieumwandlung beitragen kann. "Die Vorteile viele, von höherer Effizienz, reduzierte Größe und Gewicht von Hochfrequenz-Betrieb aktiviert sind", sagte McNutt.

Das neue Powermodul heißt Multichip-Power-Modul und eine sehr kompakte, kostengünstige und leichte Lösung für das Plug-in-Fahrzeug aufladen Dilemma sein soll. APEI des patentierten Power Modul-Technologie integriert die Power und Kontrolle-Schaltung in eine kompakte Power-Modul.

Die Entwicklung der Halbleiter Silizium-Karbid führte zu der Notwendigkeit der Leistungsmodule, die Kostenreduzierung und Effizienzsteigerung für die Leistungselektronik. "APEI, Inc. multichip Power Modul-Technologie ist entworfen um die Silizium-Karbid-Komponenten", sagte McNutt. Wegen der "ultra-high-Speed für mehr Effizienz... Schaltleistung Module sind auch in der Lage, Temperaturen von über 250 Grad Celsius, die Ende Benutzer größere thermische Kopffreiheit über herkömmliche Silizium-Elektronik bietet."

Nehmen die Wärme

Da Halbleiter Silizium-Karbid bei solch hohen Temperaturen betreiben, muss das thermische Management-System innerhalb der Power-Modul nicht spielen eine wesentliche Rolle in der Modul-Funktion. Mit einem leichteren und kleineren thermischen Managementsystem können die Multichip-Power-Modul viel kleiner sein.

APEI des neuen Power-Module sollen ein Leistungsmodul zu produzieren, die Gebühren bei einem Wirkungsgrad von mehr als 96 Prozent während der modernsten Energiemodule heute nur Wirkungsgrade von weniger als 92 Prozent aufgeladen.

APEI Power-Modul-Technologie ist auch eine sehr hohe Dichte Powermodul. Die Leistung pro Kilogramm für APEIs Silizium-Karbid-Power-Modul beträgt 25 Kilowatt, während andere "State of the Art" Leistungsmodule nur 2,5 Kilowatt pro Kilogramm löschte.

Zukunft von Plug-ins

"Die höhere Temperatur-Fähigkeit und höhere Schaltfrequenz, die man erreichen kann, durch die Kombination dieser beiden Technologies macht Elektronik-Systeme, eine zehnfache Reduzierung in Größe und Gewicht zu erhalten, wenn die Anlage rund um die Technik ausgelegt ist" sagte McNutt.

Die APEI Ladestationen Modul ist eine der neuen Technologien ebnet den Weg für grüne Energie-Fahrzeuge in der Zukunft. Gewichtsreduktion und Effizienzsteigerungen machen die Zukunft für Technologien, die Implementierung der Silizium-Karbid-Technologie vielversprechend. Elektro-Fahrzeuge bieten eine innovative Richtung für den persönlichen Transport, vor allem als schnelle Aufladung entwickelt wird, um sie bequemer zu machen.

Als Plug-in Hybriden weiterhin mehr und mehr allgemein verfügbar sind ist es sehr möglich, dass benzinbetriebene Fahrzeuge nicht mehr die beliebteste Option für den persönlichen Transport.

Anmerkung der Redaktion: Dieser Forschung wurde unterstützt von der National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik beauftragt. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die hinter die Kulissen-Archiv.