低壓逆變器設(shè)計(jì)解決方案

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

對(duì)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(duì)于24V-144V 的低壓逆變器系統(tǒng)，情況則截然不同。設(shè)計(jì)者面臨著新設(shè)計(jì)從零開(kāi)始的情況：除了一些顯而易見(jiàn)的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，機(jī)電設(shè)計(jì)更是一個(gè)挑戰(zhàn)。如何設(shè)計(jì)功率線路？如何設(shè)計(jì)內(nèi)部連接？如何進(jìn)行熱流設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)溫度？如何優(yōu)化導(dǎo)通和開(kāi)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(gè)方面討論低電壓MOSFET 逆變器設(shè)計(jì)：寄生電感對(duì)性能的影響和熱設(shè)計(jì)的重要性。

1 寄生電感對(duì)性能的影響

對(duì)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(wú)疑問(wèn)，高壓逆變器確實(shí)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(duì)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(chǔ)的寄生能量，這些能量與電壓無(wú)關(guān)，因此對(duì)于高壓和低壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是相等的。這些寄生能量需要在逆變器的開(kāi)關(guān)過(guò)程中進(jìn)行處理和耗散，從而產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電壓尖峰。在高壓逆變器中，由于半導(dǎo)體開(kāi)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(shí)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(jí)的寄生能量，逆變器無(wú)法正常工作。這就是為什么低壓 MOSFET 模塊不常見(jiàn)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(dú)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(jì)盡可能地解決上述所有問(wèn)題是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，尤其耗費(fèi)時(shí)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(duì)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(dòng)器和封裝外殼。它遵循了上述所有設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)只需要再增加一個(gè)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(jì)完成后，接下來(lái)要關(guān)注、預(yù)測(cè)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(duì)熱應(yīng)力的影響最大，從而決定了產(chǎn)品的壽命。壽命對(duì)溫度變化的依賴性非常強(qiáng)，而且是高度非線性的。如果測(cè)量和估算溫度誤差有好幾度，結(jié)果就是實(shí)際壽命和估算壽命之間的巨大差異。同時(shí)這也會(huì)導(dǎo)致逆變器尺寸過(guò)大、成本過(guò)高，或者導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過(guò)大，無(wú)法達(dá)到計(jì)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(jì)階段，以電動(dòng)汽車為例，它能幫助優(yōu)化整個(gè)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(jì)。同樣的模型在汽車以后的常規(guī)運(yùn)行中，也可以用來(lái)計(jì)算關(guān)鍵系統(tǒng)的溫度。

對(duì)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(cè)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(cè)量值相比，400s 后的精度誤差也僅小于2℃。這樣就可以評(píng)估所需的環(huán)境和冷卻條件，并預(yù)測(cè)基于任何類型負(fù)載周期的可實(shí)現(xiàn)壽命。通過(guò)相同的基本模型，即使在高動(dòng)態(tài)條件下，計(jì)算運(yùn)行中的溫度也是可行的。例如負(fù)載階躍，來(lái)自單獨(dú)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(shí)現(xiàn)精確的熱計(jì)算。

圖2 高動(dòng)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(shí)現(xiàn)高功率輸出（功率密度超過(guò)25kVA/l，總體積小于1.8l），同時(shí)為系統(tǒng)集成留下最大的靈活性。在功率損耗和溫度計(jì)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(duì)空間、冷卻或電源連接器有特殊的設(shè)計(jì)要求，這個(gè)方案是個(gè)性化設(shè)計(jì)的完美起點(diǎn)。

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(duì)我國(guó)重卡系列現(xiàn)狀換代升級(jí)而開(kāi)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(dòng)及無(wú)鑰匙進(jìn)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(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，有效降低了成本，提升了各項(xiàng)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(dòng)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(kāi)關(guān)之間采用LIN2.0 通信協(xié)議，整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)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(gè)控制器中，而且創(chuàng)造性地將控制器的PCB 板和配電盒進(jìn)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(guò)20 多年的深耕細(xì)作，逐步發(fā)展成為在國(guó)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(qiáng)的自主研發(fā)、并行設(shè)計(jì)和客戶同步開(kāi)發(fā)能力，能夠配合客戶進(jìn)行整車電器架構(gòu)設(shè)計(jì)及CAN/LIN 的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)智能電器盒、獨(dú)立BCM、系統(tǒng)控制模塊、功能開(kāi)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(jì)生產(chǎn)能力100 萬(wàn)臺(tái)套，開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力50 萬(wàn)臺(tái)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)車開(kāi)關(guān)、霧燈開(kāi)關(guān)、四驅(qū)開(kāi)關(guān)、后視鏡開(kāi)關(guān)、PEPS 系統(tǒng)（控制器、轉(zhuǎn)向柱鎖、一鍵啟動(dòng)開(kāi)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(lái)源 躍博電器）

責(zé)任擔(dān)當(dāng)丨江蘇省省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化試點(diǎn)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)在龍城精鍛召開(kāi)

據(jù)龍城精鍛報(bào)道，7 月16 日，常州市市場(chǎng)監(jiān)督管理局標(biāo)準(zhǔn)化處主持召開(kāi)了省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化試點(diǎn)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，會(huì)議在江蘇龍城精鍛有限公司舉行，各區(qū)市場(chǎng)監(jiān)管局標(biāo)準(zhǔn)化工作負(fù)責(zé)同志及全市在建省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化試點(diǎn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人參加本次會(huì)議，龍城精鍛和和平環(huán)衛(wèi)兩家單位作為已驗(yàn)收項(xiàng)目績(jī)效優(yōu)秀代表受邀參加會(huì)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(yàn)

本次會(huì)議主要有4 項(xiàng)議程，首先由兩家省級(jí)項(xiàng)目驗(yàn)收績(jī)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(duì)各自的標(biāo)準(zhǔn)化試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施情況做了簡(jiǎn)要報(bào)告，隨后龍城精鍛副總經(jīng)理王玲女士對(duì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面的工作經(jīng)驗(yàn)心得做了分享；緊接著常州市市場(chǎng)監(jiān)管局標(biāo)準(zhǔn)化處處長(zhǎng)汪智慧結(jié)合兩家受邀報(bào)告企業(yè)的報(bào)告內(nèi)容，提煉了省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施要點(diǎn)，并對(duì)正在建設(shè)中的省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目試點(diǎn)單位提出了具體要求和建議。會(huì)議最后，全體與會(huì)代表參觀了龍城精鍛的機(jī)加工車間和轉(zhuǎn)子車間。

作為全國(guó)鍛壓標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)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(diǎn)工作對(duì)待，此次交流會(huì)能夠在龍城舉行，表明了主管部門對(duì)于相關(guān)工作的認(rèn)可。未來(lái)企業(yè)將持續(xù)改進(jìn)，爭(zhēng)取將企業(yè)打造成國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化試點(diǎn)示范企業(yè)。

（信息來(lái)源 龍城精鍛）

榮耀時(shí)刻丨雙登第三次入選“江蘇省百?gòu)?qiáng)創(chuàng)新型企業(yè)”

據(jù)雙登集團(tuán)7 月3 日?qǐng)?bào)道，江蘇省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院近日向社會(huì)發(fā)布了“2019 江蘇省百?gòu)?qiáng)創(chuàng)新型企業(yè)”名單。雙登集團(tuán)再次榜上有名，連續(xù)三年成為“江蘇省百?gòu)?qiáng)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?gòu)?qiáng)創(chuàng)新企業(yè)的鮮明特點(diǎn)：

一是自主創(chuàng)新能力強(qiáng)

雙登在全國(guó)設(shè)有三個(gè)研發(fā)平臺(tái)，建有院士工作站、博士后科研工作站、國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心和檢測(cè)中心。專職研發(fā)人員超過(guò)200 人，累計(jì)創(chuàng)造專利超過(guò)600 項(xiàng)。

二是承擔(dān)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目多

承擔(dān)了120 多項(xiàng)國(guó)家和省級(jí)重點(diǎn)科技項(xiàng)目和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，包括“863 計(jì)劃”、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、強(qiáng)基工程、科技成果轉(zhuǎn)化、工業(yè)支撐等項(xiàng)目。主導(dǎo)和參與了多種類型電池及電源系統(tǒng)的國(guó)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(guó)家環(huán)境友好企業(yè)、國(guó)家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)、中國(guó)電子信息百?gòu)?qiáng)企業(yè)、中國(guó)輕工業(yè)百?gòu)?qiáng)企業(yè)、江蘇省質(zhì)量獎(jiǎng)等榮譽(yù)，并具備完善的質(zhì)量保證體系、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和品牌管理體系，重視高端科技人才的引進(jìn)和培養(yǎng)。

四是品牌價(jià)值高

2020 年初，正值我國(guó)第四個(gè)中國(guó)品牌日之際，中國(guó)品牌建設(shè)促進(jìn)會(huì)聯(lián)合中國(guó)資產(chǎn)評(píng)估協(xié)會(huì)等單位在新華網(wǎng)演播廳舉行“2020 中國(guó)品牌價(jià)值評(píng)價(jià)信息發(fā)布”線上活動(dòng)。據(jù)了解，自2013 年首次開(kāi)展制造業(yè)品牌價(jià)值評(píng)價(jià)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(guó)品牌建設(shè)促進(jìn)會(huì)一直遵循品牌評(píng)價(jià)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持“科學(xué)、公正、公開(kāi)、公認(rèn)”工作原則，連續(xù)七年的品牌價(jià)值評(píng)價(jià)工作越來(lái)越得到社會(huì)各界的關(guān)注和認(rèn)可。

本次發(fā)布雙登集團(tuán)以品牌強(qiáng)度805，品牌價(jià)值29.73 億元榮譽(yù)登榜。