盖世汽车讯 逆变器承受高热负载和过热，可能严重影响电动汽车传动系统的性能。据外媒报道，在Dauerpower项目中，弗劳恩霍夫可靠性和微集成研究所（Fraunhofer IZM）正在与项目合作伙伴保时捷（Porsche AG）和博世（Bosch）合作开发具有改进冷却功能的电逆变器，旨在优化连续负载能力和成本。
                                
                                                       （图片来源：Fraunhofer IZM）
       这款紧凑型三相驱动逆变器具有720千瓦或979马力的高连续输出，额定电流为900安培。Fraunhofer IZM表示，通过优化冷却管理，该逆变器可以在较低的工作温度下工作，从而降低功耗。除了更长时间的全负荷利用率，这还能够减少所需的半导体面积，从而进一步降低向电动汽车过渡的成本。
       该研发项目负责人Eugen Erhardt表示：“与现有硅基逆变器相比，这种方法实现了20%-30%的性能提升。”通过先进材料热优化和改善生产过程中的嵌入工艺，研究人员提高了功率密度。
    为了防止逆变器的无源组件（例如电容器和铜元件）因热量积聚而损坏，传统系统会在连续运行时限制其最大输出，这个过程也称为“降额（derating）”。由碳化硅制成的芯片可以保持同等性能，同时实现更小的冷却表面。由于可以提供更为优化的冷却效果，这意味着与硅芯片相比，碳化硅制成的芯片可以节省半导体材料。
       Fraunhofer IZM开发的系统采用现代碳化硅晶体管，比纯硅更高效、更具有热稳定性。其中两个碳化硅晶体管采用创新预封装工艺直接应用于陶瓷基板。然后，这些预封装可以灵活地嵌入到传统印刷电路板（PCB）中。由于薄型设计和所需材料减少，当暴露在较高温度环境中时，晶体管的机械应力更小，变形行为更均匀。此外，分段陶瓷基板充分利用了有限的可用空间，可最大限度满足汽车行业的特定要求。
       除了优化材料，研究人员还探讨如何更有效地冷却各个组件。他们的目标是实现各种半导体元件以及电容器和铜导体等无源组件的高度热集成。研究人员通过银烧结连接，将温度关键组件（temperature-critical component）直接连接到冷却系统，并以最佳方式进行热集成。得益于平行排列（parallel arrangement），冷却液可以同时到达所有散热器和连接的半导体元件，使热能均匀消散。
       在增材制造工艺中，铜还被首次用于制造冷却元件，以结合铜的优异导热性与3D打印的灵活性。Erhardt表示，与传统的数控机床（CNC）铣削工艺相比，3D打印在冷却通道设计方面具有很大的自由度，从而可以优化利用有限的安装空间。
       除了材料和生产工艺方面的进步，研究人员还能够实现原型中单个元件的更大模块化。虽然之前项目的设想概念仍是以所有组件永久相互连接的解决方案为基础，但该逆变器的元件现在可以作为子模块更轻松地进行更换和维修。经过模拟阶段，目前该原型正在构建之中，最终将在保时捷公司进行广泛的测试过程，以便将来投入量产。
       Dauerpower项目于2021年启动，并从德国联邦经济部获得了120万欧元的资金。

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