Инвертор

Инверторът е модулът от силовата електроника, който се намира между високоволтовата батерия и задвижващия двигател на електромобила, и с основание може да се нарече мозъкът на задвижването. Основната му задача е да преобразува постоянния ток, съхраняван в батерията, в променлив ток с точно подходяща честота и амплитуда, които карат двигателя да се върти с поисканата скорост и въртящ момент. Тъй като двигателите на електромобилите почти повсеместно са машини за променлив ток, а батериите могат да съхраняват само постоянен ток, без това преобразуване колата изобщо не би могла да се движи.

Вътрешно инверторът използва групи от бързи електронни ключове — исторически силициеви IGBT, все по-често силициево-карбидни MOSFET — подредени в три двойки, по една за всяка фаза на двигателя. Управляващ блок включва и изключва тези елементи много хиляди пъти в секунда, използвайки техника, наречена широчинно-импулсна модулация, за да нарязва постоянния ток на поредица от импулси, чиято средна стойност описва плавна синусоида. Като променя честотата на тази синтезирана вълна, инверторът задава скоростта на двигателя, а като променя амплитудата и фазата ѝ спрямо ротора, задава въртящия момент — всичко това в отговор на педала на газта.

За водача това се изразява пряко в безшевния отклик без скоростна кутия, който определя електрическите автомобили. Натискането на педала изисква от инвертора повече ток; той се отзовава в рамките на милисекунди, заради което електромобилите осигуряват мигновен въртящ момент и не се нуждаят от съединител или многостепенна трансмисия. Инверторът освен това непрекъснато управлява двигателя, за да го държи в безопасни граници на температурата и тока, защитавайки задвижването, докато извлича максимум представяне и ефективност от даден заряд на батерията.

Инверторът е двупосочен и именно това прави възможно рекуперативното спиране. Когато водачът отпусне газта или спира, двигателят е оставен да действа като генератор, а инверторът работи в обратна посока: той приема променливия ток, който произвежда въртящият се двигател, и го изправя обратно в постоянен ток, за да презареди батерията, като едновременно осигурява спирачен ефект на колелата. Така един и същ хардуер задвижва колата и възстановява енергията, която иначе би се загубила като топлина в спирачките.

Изборът на полупроводници е определящият фактор за представянето на съвременните инвертори. Силициево-карбидните елементи превключват по-бързо и пилеят по-малко енергия като топлина в сравнение със старите силициеви части, повишавайки ефективността с няколко процента, позволявайки по-високи работни напрежения като 800-волтовите архитектури и намалявайки размера и нуждите от охлаждане на устройството. Тези печалби се отразяват директно в по-голям пробег и по-бързо управление на топлината. Като плътно съгласуван партньор на двигателя и батерията, инверторът се разбира най-добре като елемент от интегрирана задвижваща система, а не като самостоятелна кутия, а мощността му в киловати на практика задава тавана на мощността на колата.