周末我想聊一下E-tron和Taycan的逆變器設計,在這里和我們認知差異的地方有幾個點:
1)E-tron和Taycan采用的相似的逆變器設計,這個出自日立的設計,前后橋和兩臺車(400V和800V)里面都有很大的相似性
2)400V和800V的主要差異,主要是對于IGBT功率模塊的修改(IGBT芯片的耐壓從700V擴大至1,200V以外),其他平滑電容器、電機控制器主板、電流傳感器等主要零部件作為標準零部件開發 這個事情還是挺意外的,我想從逆變器的開始來講這個事情。 備注:主要的信息來源是日本汽車工程師學會上“車載逆變器的高電壓及大功率密度技術”,的講演,Marklines上有關于這些內容的專題內容
E-tron和Taycan的逆變器相似的地方
我們先列一下相似的地方:
1)這兩個逆變器都是由日立幫助奧迪和保時捷的工程師進行開發的
2)都采用兼容的方式來做的,如下所示,Etron是通過集成安裝的布置,Taycan是通過橋接器進行安裝,這樣同樣的部件進行組合就可以得到不同的驅動橋
圖2 E-tron 和Taycan的前后橋逆變器
E-tron和Taycan的逆變器有差異的地方
1)參數和使用
E-tron的逆變器的電壓覆蓋范圍為150V-460V,10 秒持續的最大電流為 530A,持續電流最大為 260A,功率密度為30kVA/L,內部采用了三個IGBT模塊(power modules)。
Taycan的逆變器的電壓覆蓋范圍為450V-850V,分兩種不同的類型 逆變器300 具有3個新型IGBT功率模塊,最大相電流2秒額定為335A,持續工作電流為190A,功率密度為62.3kVA/L。 逆變器600在功率單元上采用并聯2個IGBT功率模塊的方式來解決(一共搭了6個),最大相電流2秒額定為670A,持續工作電流為380A,均是前者的2倍,輸出功率密度為94.3kVA/L。
圖3 逆變器的參數
如下圖所示,三種逆變器的重量分別為8kg、7.4kg和10.5kg。
圖4 Taycan的兩個不同的型號
從原理圖里面,在濾波設計,被動放電電阻方面還有差異,E-tron只有一個主動放電的回路,Taycan還加入了一個被動放電。從放大電流的角度,Taycan可以做一個并聯的考慮。
圖5 逆變器原理圖
在整體內部的布置方面,由于在相似的體積下,Taycan需要提供6個IGBT的空間,所以兩者在IGBT 驅動板和控制板,IGBT的布置方向(E-tron是躺著、Taycan是立著),Busbar設計都有很大的區別。Taycan在功率模塊開口處的AC/DC端子、信號端子以及直流端子,采用了2個正極、2個負極交互配置的結構,通過抵消由于反向瞬態電流引起的磁通,以降低寄生電感。
圖6 兩個逆變器的布置差異
小結:保時捷確實用了SiC器件,但是部件主要用于充電部分,有詳細信息我們后續也可以仔細關注下,我個人感覺Taycan很多地方是在開發中有的技術為了量產做了妥協,是性能優先為目標。
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原文標題:E-tron和Taycan的逆變器設計1
文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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