Rare Earths dan Konversi Daya: Perannya dalam Sistem DCDC, DCAC, dan OBC

Jika kita berbicara tentang "jantung" kendaraan listrik, motor berperforma tinggi kerap mencuri perhatian. Namun, menjalankan sebuah kendaraan listrik membutuhkan lebih dari sekadar “hati” yang kuat. "Jaringan saraf" dan "sistem peredaran darah" yang sama kompleks dan kritisnya bekerja secara diam-diam di latar belakang – ini mengacu pada sistem elektronika daya yang terdiri dari konverter DCDC, On-Board Charger (OBC), dan inverter (DCAC). Menariknya, dalam bidang yang didominasi oleh semikonduktor berbasis silikon, unsur tanah jarang yang memberikan sifat magnetis luar biasa pada motor juga memainkan peran yang sangat diperlukan di balik layar.

Ini bukan tentang magnet itu sendiri, melainkan upaya tanpa henti untuk mencapai efisiensi, stabilitas, dan kepadatan daya. Di setiap titik di mana energi listrik perlu dikonversi secara tepat, karakteristik unik yang diberikan oleh material tanah jarang membantu para insinyur melampaui batasan tersebut.

​1. Pengisi Daya On-Board (OBC): Mitra Pengisian Daya yang Lebih Kecil dan Lebih Cepat​

OBC Anda adalah perangkat yang mengubah arus bolak-balik (AC) dari stasiun pengisian daya menjadi arus searah (DC) yang dibutuhkan oleh baterai. Komponen intinya adalah transformator dan induktor frekuensi tinggi. Untuk meningkatkan kecepatan pengisian daya dan mengurangi ukuran unit, para insinyur perlu terus meningkatkan frekuensi pengoperasian komponen-komponen ini.

Namun frekuensi yang lebih tinggi biasanya menyebabkan hilangnya inti yang lebih besar, sehingga menghasilkan panas dan mengurangi efisiensi. Di sinilah unsur tanah jarang berperan. Menggunakan bahan magnet permanen tanah jarang seperti Neodymium Iron Boron (NdFeB)​​ untuk kompensasi magnetik bias, atau menggunakan bahan magnet lunak tanah jarang berkinerja tinggi, dapat secara signifikan menekan saturasi magnetik pada frekuensi tinggi dan mengurangi kerugian. Ini berarti OBC dapat mencapai tingkat daya yang lebih tinggi dalam ukuran yang lebih ringkas, menjadikan pengisian cepat lebih efisien dan andal.

2. Konverter DCDC: "Regulator Tegangan" yang Stabil dan Andal​​

Konverter DCDC bertanggung jawab untuk menurunkan tegangan tinggi dari paket baterai traksi (misalnya, 400V atau 800V) untuk memberi daya pada sistem tegangan rendah kendaraan (12V/48V), termasuk lampu, infotainment, dan unit kontrol. Sistem ini harus sangat stabil dan efisien.

Di sini, sensitivitas suhu elemen induktor yang digunakan dalam konverter berhubungan langsung dengan stabilitas keseluruhan sistem. Desain induktor tertentu yang menggunakan magnet permanen Samarium Cobalt (SmCo)​​ mendapat manfaat dari stabilitas suhu SmCo yang sangat baik​ (sifat magnetiknya berubah jauh lebih sedikit terhadap suhu dibandingkan bahan lain). Hal ini memungkinkannya memberikan nilai induktansi yang sangat stabil pada rentang suhu yang luas dari -40°C hingga 150°C. Hal ini memastikan bahwa konverter DCDC dapat menyediakan catu daya yang bersih dan stabil ke jaringan tegangan rendah, baik dalam cuaca dingin atau panas terik, sehingga menjamin keamanan mutlak sistem elektronik kendaraan.

​3. Inverter (DCAC): Inti dari Kontrol yang Tepat

Inverter adalah komponen kunci yang mengubah arus searah (DC) baterai menjadi arus bolak-balik (AC) yang diperlukan untuk menggerakkan motor. Ini secara langsung menentukan respons torsi motor dan akurasi kontrol kecepatan. Batasan kinerja inverter sering kali dibatasi oleh kecepatan peralihan dan kapasitas penanganan arus modul daya internalnya (seperti IGBT atau SiC MOSFET).

Dalam upaya mencapai frekuensi peralihan yang lebih tinggi dan arus yang lebih besar, pembuangan panas adalah salah satu tantangan terbesar. Meskipun tanah jarang tidak digunakan secara langsung dalam chip semikonduktor, dalam beberapa solusi manajemen termal tingkat lanjut, bahan antarmuka termal atau keramik yang mengandung unsur tanah jarang digunakan dalam pengemasan modul daya dan penyebar panas karena konduktivitas termalnya yang sangat baik. Hal ini membantu komponen inti menghilangkan panas dengan cepat, sehingga memungkinkan inverter mempertahankan keluaran daya puncak.

​Kesimpulan: Sinergi Tingkat Sistem

Di PUMBAA, kami memahami bahwa powertrain kendaraan listrik adalah sistem yang sangat terintegrasi. Pemahaman kami tentang material tanah jarang melampaui pembuatan motor magnet permanen yang kuat untuk mencakup seluruh aliran dan konversi energi listrik. Dengan memahami dan menerapkan keunggulan unik tanah jarang dalam sifat magnetik dan termal, antara lain, kita dapat mencapai hal-hal berikut dalam sistem DCDC, OBC, dan DCAC:

Kepadatan daya yang lebih tinggi, membuat komponen lebih kompak dan ringan.

​Kemampuan beradaptasi pada suhu yang lebih luas, meningkatkan kinerja di segala iklim.

​Efisiensi kelistrikan yang unggul, pada akhirnya memperluas jangkauan berkendara.

Ini bukan hanya tentang memilih bahan terbaik; ini tentang bagaimana bahan-bahan ini bekerja sama secara sinergis dalam sistem yang lengkap untuk mencapai efek "1+1>2".

​Ingin mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana kita mengintegrasikan ilmu material dengan teknologi elektronika daya? Kunjungi situs resmi kami untuk menjelajahi solusi lengkap PUMBAA dalam domain sistem e-drive.​​

www.pumbaaev.com