Inverter

Az inverter az a teljesítményelektronikai egység, amely az elektromos jármű nagyfeszültségű akkumulátora és hajtómotorja között helyezkedik el, és vitathatatlanul a hajtáslánc agya. Alapfeladata, hogy az akkumulátorban tárolt egyenáramot pontosan a megfelelő frekvenciájú és amplitúdójú váltakozó árammá alakítsa, hogy a motor a kívánt fordulatszámmal és nyomatékkal forogjon. Mivel az elektromos autók motorjai szinte kivétel nélkül váltakozó áramú gépek, az akkumulátor viszont csak egyenáramot tud tárolni, ez az átalakítás nélkül az autó meg sem moccanna.

Belül az inverter gyors elektronikus kapcsolók sorait használja – korábban szilícium IGBT-ket, egyre inkább szilícium-karbid MOSFET-eket –, három párba rendezve, motorfázisonként egyet. Egy vezérlőegység másodpercenként sok ezerszer kapcsolgatja ezeket az eszközöket, és az úgynevezett impulzusszélesség-modulációval impulzussorozattá szabdalja az egyenáramot, amelynek átlaga sima szinuszhullámot rajzol ki. E szintetizált hullám frekvenciájának változtatásával állítja be az inverter a motor fordulatszámát, amplitúdójának és a forgórészhez viszonyított fázisának változtatásával pedig a nyomatékot, mindezt a gázpedál igényére válaszul.

A vezető számára ez közvetlenül abban a folyamatos, sebességváltó nélküli reakcióban nyilvánul meg, amely az elektromos autókat jellemzi. A pedál lenyomása több áramot kér az invertertől; az ezredmásodperceken belül teljesíti, ezért adnak az elektromos autók azonnali nyomatékot, és nincs szükségük kuplungra vagy többfokozatú sebességváltóra. Az inverter ezenkívül folyamatosan felügyeli a motort, hogy biztonságos hőmérséklet- és áramhatárok között tartsa, így védi a hajtásláncot, miközben a lehető legtöbb teljesítményt és hatékonyságot hozza ki adott töltöttségből.

Az inverter kétirányú, és ez teszi lehetővé a fékenergia-visszanyerést. Amikor a vezető leveszi a lábát a gázról vagy fékez, a motor generátorként működhet, az inverter pedig fordított irányban jár: a forgó motor által termelt váltakozó áramot egyenárammá alakítja vissza az akkumulátor töltéséhez, egyúttal fékhatást fejt ki a kerekeknél. Ugyanaz a hardver tehát egyszerre hajtja az autót és nyeri vissza azt az energiát, amely egyébként hőként veszne el a súrlódásos fékekben.

A félvezetők megválasztása a modern inverterek teljesítményének meghatározó tényezője. A szilícium-karbid eszközök gyorsabban kapcsolnak, és kevesebb energiát fecsérelnek hőre, mint a régebbi szilíciumalkatrészek, ami néhány százalékkal javítja a hatásfokot, lehetővé teszi a magasabb üzemi feszültségeket, például a 800 voltos architektúrát, és csökkenti az egység méretét és hűtésigényét. Ezek a nyereségek közvetlenül nagyobb hatótávban és gyorsabb hőkezelésben térülnek meg. Mivel az inverter mind a motorral, mind az akkumulátorral szorosan összehangolt partner, legjobb egy integrált hajtásrendszer elemeként, nem pedig önálló dobozként értelmezni, kilowattban megadott teljesítménye pedig gyakorlatilag az autó teljesítményének felső határát szabja meg.