Что такое инвертор в электромобиле и зачем он нужен

У электромобиля нет привычного двигателя внутреннего сгорания, коробки передач в классическом понимании и множества связанных с ними узлов. Вместо этого появляется силовая электроника. И один из ее важнейших элементов – инвертор. Разбираемся, зачем он нужен, что делает и требует ли обслуживания.

Если упростить устройство электромобиля, получится такая цепочка: батарея хранит электричество, электродвигатель использует его для движения, а между ними работает устройство, которое заставляет эти два компонента понимать друг друга. Это и есть тяговый инвертор.

Зачем нужно превращать постоянный ток в переменный

Высоковольтная тяговая батарея электромобиля выдает постоянный ток – DC, а большинство электродвигателей работает на переменном токе – AC. Именно инвертор принимает постоянный ток высокого напряжения от аккумулятора и формирует из него многофазный (как правило, трехфазный) переменный ток, необходимый электромотору. Но он не просто превращает DC в AC. 

Электроника постоянно меняет параметры выходного тока в зависимости от того, что водитель делает с педалью акселератора. Изменяя частоту и параметры переменного тока, инвертор управляет скоростью вращения и крутящим моментом электродвигателя.

У инвертора есть еще одна важная задача – обеспечение рекуперации. Когда автомобиль разгоняется, энергия идет по цепочке: батарея → инвертор → электродвигатель → колеса. При рекуперативном торможении процесс частично разворачивается в обратную сторону. Электродвигатель начинает работать как генератор, а электрическая энергия возвращается к высоковольтной батарее. Поскольку двигатель в этот момент генерирует переменный ток, силовая электроника обеспечивает его преобразование в постоянный ток, подходящий для зарядки аккумулятора.

Почему параметры инвертора – это важно

Преобразовать электричество без потерь  невозможно: часть энергии превращается в тепло. Но чем меньше потери, тем меньше нужно отводить тепла и тем больше энергии в итоге используется для движения автомобиля. Иными словами, эффективность инвертора напрямую влияет не только на нагрев, но и в определенной степени на запас хода. 

Самые эффективные на сегодня инверторы – с полупроводниками из карбида кремния. По сравнению с традиционным кремнием этот материал позволяет снизить определенные электрические потери и эффективнее работать при высоких напряжениях и температурах. Поэтому всё активнее в тяговых инверторах применяются SiC-модули (это особенно актуально для электромобилей с 800-вольтовой архитектурой).

Однако надпись SiC inverter не превращает автомобиль в рекордсмена по запасу хода. Итоговая эффективность зависит от всей силовой установки – батареи, двигателя, инвертора, программного управления, охлаждения и даже условий эксплуатации.

Нужно ли обслуживать инвертор?

Сам инвертор не нужно обслуживать или менять. Но вот система, обеспечивающая его работу, может потребовать обслуживания. Производитель рекомендует контролировать отсутствие утечек, загрязнений и нормальную работу охлаждающего контура.

Иногда в чатах владельцев электромобилей определенных марок можно встретить рекомендацию обрабатывать плюсовую клемму на инверторе. Например, в автомобиле BYD Song L она открыта «всем ветрам»: на нее попадает грязь и соль с дорог. И если ее не защитить, она быстро окислится. Даже есть случаи, когда клемма отгнила за две зимы.

Как продлить жизнь инвертору

Специальной кнопки «бережный режим инвертора» в электромобиле нет. Более того, система изначально рассчитана на большие токи, резкие разгоны, рекуперацию и постоянное изменение нагрузки. Но несколько вещей имеют значение.

В первую очередь нужно следить за системой охлаждения. Самое страшное для инвертора – это перегрев.

Второй момент – не стоит игнорировать предупреждения автомобиля: если машина сообщает об ограничении мощности, неисправности электрической системы, перегреве или проблемах высоковольтной установки. Причиной могут стать силовые полупроводники, управляющая электроника, датчики, внутренние соединения, система охлаждения или даже внешние компоненты, из-за которых блок только регистрирует ошибку.

Третий момент – осторожнее с вмешательствами в силовую электронику. Программное увеличение мощности, изменение штатных ограничений по току или установка неподходящих компонентов способны изменить нагрузку на систему. Заводской инвертор рассчитывается с учетом конкретного электродвигателя, батареи и системы охлаждения.

И наконец, после ДТП или сильного удара днищем высоковольтную систему стоит проверить. Это уже вопрос безопасности.

Фото автора