Mitsubishi Electric Corporation (Япония) представила прототип мотора для электромобилей с интегрированным инвертором на базе карбида кремния. Компания утверждает, что масса новой системы сократилась на 10%, а её габариты вдвое меньше, чем у существующих аналогов. Мощность мотора составляет около 70 кВт. Начало его продаж намечено на 2017 год.

Электромобили и гибриды прогрессируют очень быстро, что вызывает к жизни всё более крупные батареи, хранящие энергию для электродвигателей. Дело дошло до того, что в Chevrolet Volt аккумуляторы частично оккупировали салон, расположившись между пассажирами не только первого, но и второго ряда сидений; для этого пришлось даже пожертвовать одним посадочным местом. Кстати, не с этим ли связана низкая популярность модели, приведшая к недавнему снятию её с производства?..

Чтобы избежать подобных ограничений в будущем, производители гибридных машин и электромобилей изо всех сил стараются уменьшить габариты электродвигателя и вспомогательных систем.

Рис. 1. Новый 70-киловаттный электромотор назван производителем «самым маленьким в мире мотором на постоянном токе в своём классе». (Здесь и ниже фото Mitsubishi Electric Corporation).

В новой разработке Mitsubishi вместо отдельно выполненных электромотора и инвертора применено размещение обоих агрегатов в одном цилиндрическом корпусе. Использование в элементной базе инвертора чипов на базе SiC стало ключевым решением, позволившим резко уменьшить размеры и массу новой интегрированной системы.

Дело в том, что в существующих инверторах на кремнии перегрев элементной базы приводит к выходу из строя самого устройства. При использовании куда более теплоустойчивого карбида кремния возможно его нормальное функционирование при температурах до 600 ˚C, что значительно превосходит показатели аналогов. Столь высокотемпературный инвертор требует менее интенсивного охлаждения, а это значит, что за счёт менее громоздкой охладительной системы размеры его блока могут быть уменьшены вполовину от стандартных. Кроме того, он может быть совмещён в одном корпусе с электромотором, при работе которого также выделяется значительное количество тепла.

Вообще говоря, карбид кремния давно считается перспективным игроком на рынке полупроводников: из-за «в разы» большей (в сравнении с кремнием) ширины запрещённой зоны чипы на нём могут быть радикально тоньше привычных кремниевых. А более тонкие чипы, понятно, означают снижение сопротивления и энергопотерь в инверторе. По заявлениям Mitsubishi Electric, потери при инвертировании тока при использовании карборундовой электроники упали на 50%. Если это так, речь, несомненно, идёт о серьёзном прорыве.

Интересен и новый электромотор постоянного тока на неодимовых магнитах. Разработанный японской компанией собственный метод особо плотной намотки катушек позволил пустить в дело технологию, которую разработчики называют poki-poki: сверхплотная компоновка позволяет уменьшить размер электромотора на 40–50%. Наконец, конструкторы пересмотрели размеры и компоновку статора и ротора, что повысило КПД мотора: при том же напряжении и силе тока на входе он показывает 5-процентную прибавку к мощности.

Рис. 2. Электроника интегрированной платы инвертора впервые в истории электромобилестроения выполнена на карбиде кремния.

Корпорация предполагает выйти на рынок с новой системой в 2017 году. В ближайшее время планируется продолжить точную настройку мотора, а также рассмотреть варианты дальнейшего снижения его массы при сохранении той же мощности.

Мощность у мотора, к слову, весьма и весьма, не зря же его собираются устанавливать на будущий i Miev — субкомпактный электромобиль. У нынешней i Miev мотор в полтора раза слабее.