低壓逆變器設(shè)計解決方案

隨著乘用車的電動化，衡量其核心部件逆變器的功能強弱，只看簡單的kW 值是不夠的。逆變器的功能必須與整個車輛控制的架構(gòu)、功率等級和車輛生命周期運行條件相匹配。

對于300V-900V 電壓的逆變器系統(tǒng)，有許多高壓功率模塊可供選擇。但對于24V-144V 的低壓逆變器系統(tǒng)，情況則截然不同。設(shè)計者面臨著新設(shè)計從零開始的情況：除了一些顯而易見的運行參數(shù)調(diào)整，機電設(shè)計更是一個挑戰(zhàn)。如何設(shè)計功率線路？如何設(shè)計內(nèi)部連接？如何進行熱流設(shè)計和監(jiān)測溫度？如何優(yōu)化導(dǎo)通和開關(guān)損耗？低壓功率模塊的缺乏有技術(shù)原因，但現(xiàn)在也有了解決方案。下文將從兩個方面討論低電壓MOSFET 逆變器設(shè)計：寄生電感對性能的影響和熱設(shè)計的重要性。

1 寄生電感對性能的影響

對比高壓逆變器和低壓逆變器的工作條件，低壓模塊較少的原因就很明顯了。毫無疑問，高壓逆變器確實能提供較高的功率。它們工作電壓很高，通常比低壓逆變器對應(yīng)的電壓高10 倍，然而，高功率也需要高電流。高壓和低壓逆變器的額定電流相當(dāng)，這些電流與系統(tǒng)組件的寄生電感相耦合，從而產(chǎn)生了電感存儲的寄生能量，這些能量與電壓無關(guān)，因此對于高壓和低壓系統(tǒng)來說是相等的。這些寄生能量需要在逆變器的開關(guān)過程中進行處理和耗散，從而產(chǎn)生開關(guān)電壓尖峰。在高壓逆變器中，由于半導(dǎo)體開關(guān)的額定電壓較高，幾百伏的電壓尖峰通常是可以接受的。在低壓逆變器中，功率半導(dǎo)體的電壓裕度小了10 倍左右，同時由于傳統(tǒng)半導(dǎo)體模塊與外部電容組合而成的逆變器寄生電感很高，因此不可能處理相同量級的寄生能量，逆變器無法正常工作。這就是為什么低壓 MOSFET 模塊不常見的原因。

由于缺乏現(xiàn)成的合格模塊，低壓MOSFET 逆變器是由單獨的組件構(gòu)建而成的。低壓逆變器功率部分的關(guān)鍵因素是寄生電感，DC-link 電容器和MOSFET 半橋電路之間的電氣連接形成的電感。為了使其正常工作，MOSFET 半橋電路和DC-link 電容必須在電氣上盡可能地接近，距離越小越好。除了寄生電感外，寄生電阻、分布電阻和平衡效應(yīng)同樣如此。讓新的逆變器設(shè)計盡可能地解決上述所有問題是一項復(fù)雜的任務(wù)，尤其耗費時間和成本。

圖1 逆變器布局中寄生電阻和電感的回路概念圖

SKAI 3 LV 是應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的最合適的產(chǎn)品。它包含了低壓MOSFET 功率模塊、DC-link 電容、功率布線、門極驅(qū)動器和封裝外殼。它遵循了上述所有設(shè)計要求，系統(tǒng)只需要再增加一個控制板即可工作。

2 精確模擬系統(tǒng)溫度的熱模型

當(dāng)逆變器設(shè)計完成后，接下來要關(guān)注、預(yù)測和控制的就是溫度，它是平衡功率和壽命的關(guān)鍵。溫度，尤其是功率半導(dǎo)體反復(fù)的溫度變化對熱應(yīng)力的影響最大，從而決定了產(chǎn)品的壽命。壽命對溫度變化的依賴性非常強，而且是高度非線性的。如果測量和估算溫度誤差有好幾度，結(jié)果就是實際壽命和估算壽命之間的巨大差異。同時這也會導(dǎo)致逆變器尺寸過大、成本過高，或者導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過大，無法達到計劃壽命。因此，精確模擬系統(tǒng)溫度的熱模型是必要的。在設(shè)計階段，以電動汽車為例，它能幫助優(yōu)化整個汽車系統(tǒng)中的逆變器集成、平衡輸出功率，優(yōu)化壽命和冷卻系統(tǒng)設(shè)計。同樣的模型在汽車以后的常規(guī)運行中，也可以用來計算關(guān)鍵系統(tǒng)的溫度。

對于SKAI 3 LV，根據(jù)冷卻條件和負(fù)載條件，推導(dǎo)出可以預(yù)測功率半導(dǎo)體和電容器溫度的熱模型。如圖2 所示，即使在輸出電流快速變化的情況下，與測量值相比，400s 后的精度誤差也僅小于2℃。這樣就可以評估所需的環(huán)境和冷卻條件，并預(yù)測基于任何類型負(fù)載周期的可實現(xiàn)壽命。通過相同的基本模型，即使在高動態(tài)條件下，計算運行中的溫度也是可行的。例如負(fù)載階躍，來自單獨的傳感器的參考溫度太慢也不準(zhǔn)確，現(xiàn)在使用上述模型方法，用戶可以很容易在系統(tǒng)控制環(huán)路中實現(xiàn)精確的熱計算。

圖2 高動態(tài)負(fù)載周期下MOSFET 和電容器的模擬溫度

SKAI 3 LV，賽米控第三代MOSFET 逆變器，產(chǎn)品系列覆蓋標(biāo)稱24V 到144V DC 的電池電壓，在非常小的體積內(nèi)實現(xiàn)高功率輸出（功率密度超過25kVA/l，總體積小于1.8l），同時為系統(tǒng)集成留下最大的靈活性。在功率損耗和溫度計算模型的支持下，可滿足廣泛的工業(yè)和大多數(shù)車輛的應(yīng)用需求。如果客戶對空間、冷卻或電源連接器有特殊的設(shè)計要求，這個方案是個性化設(shè)計的完美起點。

圖3 賽米控第三代MOSFET 逆變器SKAI 3 LV

（賽米控 供稿）

技術(shù)創(chuàng)新丨集中式控制器引領(lǐng)重卡車身電子新潮流

最近從陜西重汽獲悉，在X5000 車型上裝配了鄭州躍博專門針對我國重卡系列現(xiàn)狀換代升級而開發(fā)的24V 智能控制器，首次成功采用集中式車身控制架構(gòu)，將電源分配、車身控制BCM、一鍵啟動及無鑰匙進入控制PEPS（預(yù)留）、胎壓控制TPMS（預(yù)留）、空調(diào)控制（預(yù)留）集成在一起，大大簡化了結(jié)構(gòu)，有效降低了成本，提升了各項性能指標(biāo)，獲得了巨大成功， 采用集中式智能控制器的X5000 車型已于2019 年7 月批量上市。

智能控制器和儀表、動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)之間采用符合SAE J1939 的CAN 通信協(xié)議，和玻璃升降器開關(guān)之間采用LIN2.0 通信協(xié)議，整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唵?，結(jié)構(gòu)緊湊，實現(xiàn)了診斷功能。

智能控制器不但將車身控制的大部分功能集中在一個控制器中，而且創(chuàng)造性地將控制器的PCB 板和配電盒進一步集成在一起，大大優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，省掉了傳統(tǒng)配電盒和控制器之間的連接器和導(dǎo)線。

鄭州躍博汽車電器有限公司成立于1992 年，經(jīng)過20 多年的深耕細(xì)作，逐步發(fā)展成為在國內(nèi)汽車電器行業(yè)具有一定影響力的現(xiàn)代化企業(yè)。公司擁有大型CAE 工作站，具備較強的自主研發(fā)、并行設(shè)計和客戶同步開發(fā)能力，能夠配合客戶進行整車電器架構(gòu)設(shè)計及CAN/LIN 的應(yīng)用，開發(fā)智能電器盒、獨立BCM、系統(tǒng)控制模塊、功能開關(guān)等高品質(zhì)產(chǎn)品，2005 年完成ISO/TS 16949 體系認(rèn)證，公司現(xiàn)在電器盒/BCM 設(shè)計生產(chǎn)能力100 萬臺套，開關(guān)設(shè)計生產(chǎn)能力50 萬臺套。

主要客戶：陜汽、北汽新能源、通用五菱、昌河鈴木、鄭州日產(chǎn)、長安汽車、哈飛汽車、華晨金杯、力帆汽車、比亞迪、宇通、金龍、東風(fēng)、奇瑞、長城汽車、重汽、江鈴汽車、三一重工等。

產(chǎn)品系列：中央電器盒、車身控制模塊（BCM）、智能電器盒（帶電源分配的BCM）、車載T-BOX 、中控鎖模塊、電動車開關(guān)、霧燈開關(guān)、四驅(qū)開關(guān)、后視鏡開關(guān)、PEPS 系統(tǒng)（控制器、轉(zhuǎn)向柱鎖、一鍵啟動開關(guān)、遙控鑰匙）、車載蜂鳴器、大功率控制盒（電瓶艙）、傳感器等。

（信息來源 躍博電器）

責(zé)任擔(dān)當(dāng)丨江蘇省省級標(biāo)準(zhǔn)化試點項目經(jīng)驗交流會在龍城精鍛召開

據(jù)龍城精鍛報道，7 月16 日，常州市市場監(jiān)督管理局標(biāo)準(zhǔn)化處主持召開了省級標(biāo)準(zhǔn)化試點項目經(jīng)驗交流會，會議在江蘇龍城精鍛有限公司舉行，各區(qū)市場監(jiān)管局標(biāo)準(zhǔn)化工作負(fù)責(zé)同志及全市在建省級標(biāo)準(zhǔn)化試點項目負(fù)責(zé)人參加本次會議，龍城精鍛和和平環(huán)衛(wèi)兩家單位作為已驗收項目績效優(yōu)秀代表受邀參加會議。

龍城精鍛副總經(jīng)理王玲女士分享企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作經(jīng)驗

本次會議主要有4 項議程，首先由兩家省級項目驗收績效優(yōu)秀企業(yè)代表分別從工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和服務(wù)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的角度對各自的標(biāo)準(zhǔn)化試點項目實施情況做了簡要報告，隨后龍城精鍛副總經(jīng)理王玲女士對企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面的工作經(jīng)驗心得做了分享；緊接著常州市市場監(jiān)管局標(biāo)準(zhǔn)化處處長汪智慧結(jié)合兩家受邀報告企業(yè)的報告內(nèi)容，提煉了省級標(biāo)準(zhǔn)化試點項目實施要點，并對正在建設(shè)中的省級標(biāo)準(zhǔn)化項目試點單位提出了具體要求和建議。會議最后，全體與會代表參觀了龍城精鍛的機加工車間和轉(zhuǎn)子車間。

作為全國鍛壓標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員單位之一，龍城精鍛一直把企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作作為重點工作對待，此次交流會能夠在龍城舉行，表明了主管部門對于相關(guān)工作的認(rèn)可。未來企業(yè)將持續(xù)改進，爭取將企業(yè)打造成國家級標(biāo)準(zhǔn)化試點示范企業(yè)。

（信息來源 龍城精鍛）

榮耀時刻丨雙登第三次入選“江蘇省百強創(chuàng)新型企業(yè)”

據(jù)雙登集團7 月3 日報道，江蘇省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院近日向社會發(fā)布了“2019 江蘇省百強創(chuàng)新型企業(yè)”名單。雙登集團再次榜上有名，連續(xù)三年成為“江蘇省百強創(chuàng)新型企業(yè)”。在蘇中14 家、泰州地區(qū)4 家中，斬獲一席。

雙登入選百強創(chuàng)新企業(yè)的鮮明特點：

一是自主創(chuàng)新能力強

雙登在全國設(shè)有三個研發(fā)平臺，建有院士工作站、博士后科研工作站、國家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心和檢測中心。專職研發(fā)人員超過200 人，累計創(chuàng)造專利超過600 項。

二是承擔(dān)國家級項目多

承擔(dān)了120 多項國家和省級重點科技項目和產(chǎn)業(yè)化項目，包括“863 計劃”、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、強基工程、科技成果轉(zhuǎn)化、工業(yè)支撐等項目。主導(dǎo)和參與了多種類型電池及電源系統(tǒng)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的起草和修訂。

三是體系管理完善

雙登榮獲國家環(huán)境友好企業(yè)、國家重點高新技術(shù)企業(yè)、中國電子信息百強企業(yè)、中國輕工業(yè)百強企業(yè)、江蘇省質(zhì)量獎等榮譽，并具備完善的質(zhì)量保證體系、知識產(chǎn)權(quán)和品牌管理體系，重視高端科技人才的引進和培養(yǎng)。

四是品牌價值高

2020 年初，正值我國第四個中國品牌日之際，中國品牌建設(shè)促進會聯(lián)合中國資產(chǎn)評估協(xié)會等單位在新華網(wǎng)演播廳舉行“2020 中國品牌價值評價信息發(fā)布”線上活動。據(jù)了解，自2013 年首次開展制造業(yè)品牌價值評價發(fā)布到如今覆蓋一二三產(chǎn)業(yè)及涵蓋企業(yè)品牌、產(chǎn)品品牌、區(qū)域品牌的全面發(fā)布，中國品牌建設(shè)促進會一直遵循品牌評價國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，堅持“科學(xué)、公正、公開、公認(rèn)”工作原則，連續(xù)七年的品牌價值評價工作越來越得到社會各界的關(guān)注和認(rèn)可。

本次發(fā)布雙登集團以品牌強度805，品牌價值29.73 億元榮譽登榜。