NREL推出热管理系统 提高重载应用中SiC逆变器的功率密度

据外媒报道，美国国家可再生能源实验室与约翰迪尔公司合作开发了一种热管理系统，有望显著提高碳化硅逆变器在重型电动汽车应用中的功率密度。最近的研究表明，与以前的纯硅逆变器相比，改进的逆变器设计将功率密度提高了378%。

在重型应用中，功率逆变器负责控制直流和交流电气系统之间的功率流，以操作车辆系统、附件和电机，如电机和发电机。高效的逆变器是替代环保汽车的重要部件。Kevin Bennion是NREL的高级研究员和热管理专家，他说：“NREL碳化硅热管理设计创新的关键是提高传热系数，使系统能够在发动机冷却液运行过程中实现高效、连续的自冷。创新设计可以大大提高功率密度，保持系统安全高效运行。”一般来说，与普通轻型汽车相比，重型车辆在运行过程中需要更大的功率和更高的扭矩。NREL在宽带间隙功率模块的热管理方面进行了广泛的研究，这有助于减少组件占地面积，提高性能和效率，并支持碳化硅逆变器在重型应用中的高频操作。然而，功率输出取决于逆变器功率模块的最高温度限制，因为这些功率模块存在过热和停机的风险。因此，NREL的研究人员开发了一种热管理系统，该系统可以在调整碳化硅模块的工作温度的同时优化系统效率。由Brij Singh博士领导的John Deere工程团队对这项技术进行了广泛的评估。电动汽车逆变器热管理的常见策略是使流体冷却剂平行于部件表面运行，以传递热量并快速冷却系统。NREL设计的先进系统将垂直射流与基于微通道和微歧管的冷却系统相结合，从逆变器和功率模块中提取热量。这种设计可以实现超高的传热系数，高达93000W/m2/Kelvin，是目前商业系统的四倍多。

此外，NREL设计还利用现有的柴油发动机冷却系统来简化发动机冷却液结构。传统的重型逆变器需要单独的冷却系统才能成功运行，同时确保逆变器的耐用性。通过消除对单独冷却回路的需求，NREL创新的热和热机械研究有助于逆变器实现43 kW/L的功率密度。这种碳化硅设计中的热和机械创新可以显著减小逆变器的尺寸，从而打造更小、更轻的系统。重量减轻和性能改进将进一步提高燃油效率和运营成本。Kevin Bennion表示，碳化硅逆变器技术在能源效率、燃油经济性、性能和系统集成方面都非常出色。由于碳化硅功率转换器的高成本，将性能置于初始成本之上的市场更有可能采用这种创新技术。我们相信，这种逆变器将对重型机械、航空和军事应用产生重大影响

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