行業動態

低壓逆變器設計解決方案

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、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，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，情況則截然不同。設計者面臨著新設計從零開始的情況：除了一些顯而易見的運行參數調整，機電設計更是一個挑戰。如何設計功率線路？如何設計內部連接？如何進行熱流設計和監測溫度？如何優化導通和開關損耗？低壓功率模塊的缺乏有技術原因，但現在也有了解決方案。下文將從兩個方面討論低電壓MOSFET 逆變器設計：寄生電感對性能的影響和熱設計的重要性。

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，這些電流與系統組件的寄生電感相耦合，從而產生了電感存儲的寄生能量，這些能量與電壓無關，因此對于高壓和低壓系統來說是相等的。這些寄生能量需要在逆變器的開關過程中進行處理和耗散，從而產生開關電壓尖峰。在高壓逆變器中，由于半導體開關的額定電壓較高，幾百伏的電壓尖峰通常是可以接受的。在低壓逆變器中，功率半導體的電壓裕度小了10 倍左右，同時由于傳統半導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。

由于缺乏現成的合格模塊，低壓MOSFET 逆變器是由單獨的組件構建而成的。低壓逆變器功率部分的關鍵因素是寄生電感，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同樣如此。讓新的逆變器設計盡可能地解決上述所有問題是一項復雜的任務，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 是應對上述挑戰的最合適的產品。它包含了低壓MOSFET 功率模塊、DC-link 電容、功率布線、門極驅動器和封裝外殼。它遵循了上述所有設計要求，系統只需要再增加一個控制板即可工作。

2 精確模擬系統溫度的熱模型

當逆變器設計完成后，接下來要關注、預測和控制的就是溫度，它是平衡功率和壽命的關鍵。溫度，尤其是功率半導體反復的溫度變化對熱應力的影響最大，從而決定了產品的壽命。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。同時這也會導致逆變器尺寸過大、成本過高，或者導致系統壓力過大，無法達到計劃壽命。因此，精確模擬系統溫度的熱模型是必要的。在設計階段，以電動汽車為例，它能幫助優化整個汽車系統中的逆變器集成、平衡輸出功率，優化壽命和冷卻系統設計。同樣的模型在汽車以后的常規運行中，也可以用來計算關鍵系統的溫度。

對于SKAI 3 LV，根據冷卻條件和負載條件，推導出可以預測功率半導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境和冷卻條件，并預測基于任何類型負載周期的可實現壽命。通過相同的基本模型，即使在高動態條件下，計算運行中的溫度也是可行的。例如負載階躍，來自單獨的傳感器的參考溫度太慢也不準確，現在使用上述模型方法，用戶可以很容易在系統控制環路中實現精確的熱計算。

圖2 高動態負載周期下MOSFET 和電容器的模擬溫度

SKAI 3 LV，賽米控第三代MOSFET 逆變器，產品系列覆蓋標稱24V 到144V DC 的電池電壓，在非常小的體積內實現高功率輸出（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，可滿足廣泛的工業和大多數車輛的應用需求。如果客戶對空間、冷卻或電源連接器有特殊的設計要求，這個方案是個性化設計的完美起點。

圖3 賽米控第三代MOSFET 逆變器SKAI 3 LV

（賽米控 供稿）

技術創新丨集中式控制器引領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狀換代升級而開發的24V 智能控制器，首次成功采用集中式車身控制架構，將電源分配、車身控制BCM、一鍵啟動及無鑰匙進入控制PEPS（預留）、胎壓控制TPMS（預留）、空調控制（預留）集成在一起，大大簡化了結構，有效降低了成本，提升了各項性能指標，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、底盤系統之間采用符合SAE J1939 的CAN 通信協議，和玻璃升降器開關之間采用LIN2.0 通信協議，整體網絡拓撲簡單，結構緊湊，實現了診斷功能。

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，大大優化了結構，省掉了傳統配電盒和控制器之間的連接器和導線。

鄭州躍博汽車電器有限公司成立于1992 年，經過20 多年的深耕細作，逐步發展成為在國內汽車電器行業具有一定影響力的現代化企業。公司擁有大型CAE 工作站，具備較強的自主研發、并行設計和客戶同步開發能力，能夠配合客戶進行整車電器架構設計及CAN/LIN 的應用，開發智能電器盒、獨立BCM、系統控制模塊、功能開關等高品質產品，2005 年完成ISO/TS 16949 體系認證，公司現在電器盒/BCM 設計生產能力100 萬臺套，開關設計生產能力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、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、奇瑞、長城汽車、重汽、江鈴汽車、三一重工等。

產品系列：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、霧燈開關、四驅開關、后視鏡開關、PEPS 系統（控制器、轉向柱鎖、一鍵啟動開關、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）

責任擔當丨江蘇省省級標準化試點項目經驗交流會在龍城精鍛召開

據龍城精鍛報道，7 月16 日，常州市市場監督管理局標準化處主持召開了省級標準化試點項目經驗交流會，會議在江蘇龍城精鍛有限公司舉行，各區市場監管局標準化工作負責同志及全市在建省級標準化試點項目負責人參加本次會議，龍城精鍛和和平環衛兩家單位作為已驗收項目績效優秀代表受邀參加會議。

龍城精鍛副總經理王玲女士分享企業標準化工作經驗

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秀企業代表分別從工業標準化和服務業標準化的角度對各自的標準化試點項目實施情況做了簡要報告，隨后龍城精鍛副總經理王玲女士對企業標準化工作方面的工作經驗心得做了分享；緊接著常州市市場監管局標準化處處長汪智慧結合兩家受邀報告企業的報告內容，提煉了省級標準化試點項目實施要點，并對正在建設中的省級標準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子車間。

作為全國鍛壓標準化技術委員會委員單位之一，龍城精鍛一直把企業標準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工作的認可。未來企業將持續改進，爭取將企業打造成國家級標準化試點示范企業。

（信息來源 龍城精鍛）

榮耀時刻丨雙登第三次入選“江蘇省百強創新型企業”

據雙登集團7 月3 日報道，江蘇省科技發展戰略研究院近日向社會發布了“2019 江蘇省百強創新型企業”名單。雙登集團再次榜上有名，連續三年成為“江蘇省百強創新型企業”。在蘇中14 家、泰州地區4 家中，斬獲一席。

雙登入選百強創新企業的鮮明特點：

一是自主創新能力強

雙登在全國設有三個研發平臺，建有院士工作站、博士后科研工作站、國家認定企業技術中心和檢測中心。專職研發人員超過200 人，累計創造專利超過600 項。

二是承擔國家級項目多

承擔了120 多項國家和省級重點科技項目和產業化項目，包括“863 計劃”、戰略性新興產業、強基工程、科技成果轉化、工業支撐等項目。主導和參與了多種類型電池及電源系統的國家和行業標準的起草和修訂。

三是體系管理完善

雙登榮獲國家環境友好企業、國家重點高新技術企業、中國電子信息百強企業、中國輕工業百強企業、江蘇省質量獎等榮譽，并具備完善的質量保證體系、知識產權和品牌管理體系，重視高端科技人才的引進和培養。

四是品牌價值高

2020 年初，正值我國第四個中國品牌日之際，中國品牌建設促進會聯合中國資產評估協會等單位在新華網演播廳舉行“2020 中國品牌價值評價信息發布”線上活動。據了解，自2013 年首次開展制造業品牌價值評價發布到如今覆蓋一二三產業及涵蓋企業品牌、產品品牌、區域品牌的全面發布，中國品牌建設促進會一直遵循品牌評價國際標準和國家標準，堅持“科學、公正、公開、公認”工作原則，連續七年的品牌價值評價工作越來越得到社會各界的關注和認可。

本次發布雙登集團以品牌強度805，品牌價值29.73 億元榮譽登榜。