日前,美國橡樹嶺國家實驗室(OakRidgeNationalLaboratory,ORNL)能源部成功利用3D打印技術制造出了電動汽車逆變器。該逆變器采用了全新的碳化硅寬能帶隙半導體材料,其不僅具有更高的能力密度,而且還大大縮減了逆變器的重量和尺寸。其整體的工作效率甚至可以滿足美國能源部規定的2020年計劃目標。
以上全新3D打印逆變器的研制成功離不開美國橡樹嶺國家實驗室所有研究人員的辛勤努力。其中,該全新3D打印逆變器項目是由美國能源部注資完成的,該項目為期兩年斥資約145萬美元,該項目的主要目的是為了通過綜合利用寬能帶隙技術和具有先進封裝技術的電路架構使得電動汽車逆變器不僅可以降低成本、提高能量密度,而且還可以提升整體的工作效率。
美國橡樹嶺國家實驗室全新3D打印逆變器項目的電力電子與機電小組負責人MadhuChinthavali表示,電動汽車逆變器的主要作用就是將直流電流轉變為交流電流以此來為車輛提供動力來源。同時,通過寬能帶隙技術的應用不僅可以提升電動汽車逆變器的工作效率,而且還可以使得逆變器的工作溫度范圍進一步增加,從而大大超出了傳統半導體材料的工作溫度范圍。
而采用了寬能帶隙技術的電動汽車逆變器具體的優勢主要包括:固有可靠性能更高、器件整體效率更高、工作頻率更高、工作溫度范圍更大和溫度承受能力更強、重量更輕、系統結構更加緊湊以及系統能量密度更高。
3D打印技術是一種增料式機械加工技術,此次美國橡樹嶺國家實驗室推出的電動汽車逆變器采用的就是該3D打印技術。通過3D打印技術的應用,研發人員可以徹底發揮想象設計出幾何形狀更加復雜的機械結構,從而提升了能量密度,降低的器件整體重量并減少了器件的生產浪費。正是通過3D打印技術,美國橡樹嶺國家實驗室成功開發出了30千瓦的電動汽車逆變器原理樣機。
MadhuChinthavali對此表示:“通過采用3D打印這一增料式機械加工技術,具有任何復雜形狀的器件我們都可以將其打印加工出來。正是由于3D打印不受任何形狀的限制,所以我們在進行器件設計時我們一切都會以性能為優先等級。對于我們此次進行的項目研究能夠走到技術的前沿我們表示非常的激動。”