行业动态

低压逆变器设计解决方案

随着乘用车的电动化，衡量其核心部件逆变器的功能强弱，只看简单的kW 值是不够的。逆变器的功能必须与整个车辆控制的架构、功率等级和车辆生命周期运行条件相匹配。

对于300V-900V 电压的逆变器系统，有许多高压功率模块可供选择。但对于24V-144V 的低压逆变器系统，情况则截然不同。设计者面临着新设计从零开始的情况：除了一些显而易见的运行参数调整，机电设计更是一个挑战。如何设计功率线路？如何设计内部连接？如何进行热流设计和监测温度？如何优化导通和开关损耗？低压功率模块的缺乏有技术原因，但现在也有了解决方案。下文将从两个方面讨论低电压MOSFET 逆变器设计：寄生电感对性能的影响和热设计的重要性。

1 寄生电感对性能的影响

对比高压逆变器和低压逆变器的工作条件，低压模块较少的原因就很明显了。毫无疑问，高压逆变器确实能提供较高的功率。它们工作电压很高，通常比低压逆变器对应的电压高10 倍，然而，高功率也需要高电流。高压和低压逆变器的额定电流相当，这些电流与系统组件的寄生电感相耦合，从而产生了电感存储的寄生能量，这些能量与电压无关，因此对于高压和低压系统来说是相等的。这些寄生能量需要在逆变器的开关过程中进行处理和耗散，从而产生开关电压尖峰。在高压逆变器中，由于半导体开关的额定电压较高，几百伏的电压尖峰通常是可以接受的。在低压逆变器中，功率半导体的电压裕度小了10 倍左右，同时由于传统半导体模块与外部电容组合而成的逆变器寄生电感很高，因此不可能处理相同量级的寄生能量，逆变器无法正常工作。这就是为什么低压 MOSFET 模块不常见的原因。

由于缺乏现成的合格模块，低压MOSFET 逆变器是由单独的组件构建而成的。低压逆变器功率部分的关键因素是寄生电感，DC-link 电容器和MOSFET 半桥电路之间的电气连接形成的电感。为了使其正常工作，MOSFET 半桥电路和DC-link 电容必须在电气上尽可能地接近，距离越小越好。除了寄生电感外，寄生电阻、分布电阻和平衡效应同样如此。让新的逆变器设计尽可能地解决上述所有问题是一项复杂的任务，尤其耗费时间和成本。

图1 逆变器布局中寄生电阻和电感的回路概念图

SKAI 3 LV 是应对上述挑战的最合适的产品。它包含了低压MOSFET 功率模块、DC-link 电容、功率布线、门极驱动器和封装外壳。它遵循了上述所有设计要求，系统只需要再增加一个控制板即可工作。

2 精确模拟系统温度的热模型

当逆变器设计完成后，接下来要关注、预测和控制的就是温度，它是平衡功率和寿命的关键。温度，尤其是功率半导体反复的温度变化对热应力的影响最大，从而决定了产品的寿命。寿命对温度变化的依赖性非常强，而且是高度非线性的。如果测量和估算温度误差有好几度，结果就是实际寿命和估算寿命之间的巨大差异。同时这也会导致逆变器尺寸过大、成本过高，或者导致系统压力过大，无法达到计划寿命。因此，精确模拟系统温度的热模型是必要的。在设计阶段，以电动汽车为例，它能帮助优化整个汽车系统中的逆变器集成、平衡输出功率，优化寿命和冷却系统设计。同样的模型在汽车以后的常规运行中，也可以用来计算关键系统的温度。

对于SKAI 3 LV，根据冷却条件和负载条件，推导出可以预测功率半导体和电容器温度的热模型。如图2 所示，即使在输出电流快速变化的情况下，与测量值相比，400s 后的精度误差也仅小于2℃。这样就可以评估所需的环境和冷却条件，并预测基于任何类型负载周期的可实现寿命。通过相同的基本模型，即使在高动态条件下，计算运行中的温度也是可行的。例如负载阶跃，来自单独的传感器的参考温度太慢也不准确，现在使用上述模型方法，用户可以很容易在系统控制环路中实现精确的热计算。

图2 高动态负载周期下MOSFET 和电容器的模拟温度

SKAI 3 LV，赛米控第三代MOSFET 逆变器，产品系列覆盖标称24V 到144V DC 的电池电压，在非常小的体积内实现高功率输出（功率密度超过25kVA/l，总体积小于1.8l），同时为系统集成留下最大的灵活性。在功率损耗和温度计算模型的支持下，可满足广泛的工业和大多数车辆的应用需求。如果客户对空间、冷却或电源连接器有特殊的设计要求，这个方案是个性化设计的完美起点。

图3 赛米控第三代MOSFET 逆变器SKAI 3 LV

（赛米控 供稿）

技术创新丨集中式控制器引领重卡车身电子新潮流

最近从陕西重汽获悉，在X5000 车型上装配了郑州跃博专门针对我国重卡系列现状换代升级而开发的24V 智能控制器，首次成功采用集中式车身控制架构，将电源分配、车身控制BCM、一键启动及无钥匙进入控制PEPS（预留）、胎压控制TPMS（预留）、空调控制（预留）集成在一起，大大简化了结构，有效降低了成本，提升了各项性能指标，获得了巨大成功， 采用集中式智能控制器的X5000 车型已于2019 年7 月批量上市。

智能控制器和仪表、动力系统、底盘系统之间采用符合SAE J1939 的CAN 通信协议，和玻璃升降器开关之间采用LIN2.0 通信协议，整体网络拓扑简单，结构紧凑，实现了诊断功能。

智能控制器不但将车身控制的大部分功能集中在一个控制器中，而且创造性地将控制器的PCB 板和配电盒进一步集成在一起，大大优化了结构，省掉了传统配电盒和控制器之间的连接器和导线。

郑州跃博汽车电器有限公司成立于1992 年，经过20 多年的深耕细作，逐步发展成为在国内汽车电器行业具有一定影响力的现代化企业。公司拥有大型CAE 工作站，具备较强的自主研发、并行设计和客户同步开发能力，能够配合客户进行整车电器架构设计及CAN/LIN 的应用，开发智能电器盒、独立BCM、系统控制模块、功能开关等高品质产品，2005 年完成ISO/TS 16949 体系认证，公司现在电器盒/BCM 设计生产能力100 万台套，开关设计生产能力50 万台套。

主要客户：陕汽、北汽新能源、通用五菱、昌河铃木、郑州日产、长安汽车、哈飞汽车、华晨金杯、力帆汽车、比亚迪、宇通、金龙、东风、奇瑞、长城汽车、重汽、江铃汽车、三一重工等。

产品系列：中央电器盒、车身控制模块（BCM）、智能电器盒（带电源分配的BCM）、车载T-BOX 、中控锁模块、电动车开关、雾灯开关、四驱开关、后视镜开关、PEPS 系统（控制器、转向柱锁、一键启动开关、遥控钥匙）、车载蜂鸣器、大功率控制盒（电瓶舱）、传感器等。

（信息来源 跃博电器）

责任担当丨江苏省省级标准化试点项目经验交流会在龙城精锻召开

据龙城精锻报道，7 月16 日，常州市市场监督管理局标准化处主持召开了省级标准化试点项目经验交流会，会议在江苏龙城精锻有限公司举行，各区市场监管局标准化工作负责同志及全市在建省级标准化试点项目负责人参加本次会议，龙城精锻和和平环卫两家单位作为已验收项目绩效优秀代表受邀参加会议。

龙城精锻副总经理王玲女士分享企业标准化工作经验

本次会议主要有4 项议程，首先由两家省级项目验收绩效优秀企业代表分别从工业标准化和服务业标准化的角度对各自的标准化试点项目实施情况做了简要报告，随后龙城精锻副总经理王玲女士对企业标准化工作方面的工作经验心得做了分享；紧接着常州市市场监管局标准化处处长汪智慧结合两家受邀报告企业的报告内容，提炼了省级标准化试点项目实施要点，并对正在建设中的省级标准化项目试点单位提出了具体要求和建议。会议最后，全体与会代表参观了龙城精锻的机加工车间和转子车间。

作为全国锻压标准化技术委员会委员单位之一，龙城精锻一直把企业标准化工作作为重点工作对待，此次交流会能够在龙城举行，表明了主管部门对于相关工作的认可。未来企业将持续改进，争取将企业打造成国家级标准化试点示范企业。

（信息来源 龙城精锻）

荣耀时刻丨双登第三次入选“江苏省百强创新型企业”

据双登集团7 月3 日报道，江苏省科技发展战略研究院近日向社会发布了“2019 江苏省百强创新型企业”名单。双登集团再次榜上有名，连续三年成为“江苏省百强创新型企业”。在苏中14 家、泰州地区4 家中，斩获一席。

双登入选百强创新企业的鲜明特点：

一是自主创新能力强

双登在全国设有三个研发平台，建有院士工作站、博士后科研工作站、国家认定企业技术中心和检测中心。专职研发人员超过200 人，累计创造专利超过600 项。

二是承担国家级项目多

承担了120 多项国家和省级重点科技项目和产业化项目，包括“863 计划”、战略性新兴产业、强基工程、科技成果转化、工业支撑等项目。主导和参与了多种类型电池及电源系统的国家和行业标准的起草和修订。

三是体系管理完善

双登荣获国家环境友好企业、国家重点高新技术企业、中国电子信息百强企业、中国轻工业百强企业、江苏省质量奖等荣誉，并具备完善的质量保证体系、知识产权和品牌管理体系，重视高端科技人才的引进和培养。

四是品牌价值高

2020 年初，正值我国第四个中国品牌日之际，中国品牌建设促进会联合中国资产评估协会等单位在新华网演播厅举行“2020 中国品牌价值评价信息发布”线上活动。据了解，自2013 年首次开展制造业品牌价值评价发布到如今覆盖一二三产业及涵盖企业品牌、产品品牌、区域品牌的全面发布，中国品牌建设促进会一直遵循品牌评价国际标准和国家标准，坚持“科学、公正、公开、公认”工作原则，连续七年的品牌价值评价工作越来越得到社会各界的关注和认可。

本次发布双登集团以品牌强度805，品牌价值29.73 亿元荣誉登榜。