使插電式混合動力車成為可能的變頻器...

使插電式混合動力車成為可能的變頻器

分類：電動汽車

2008/09/11 02:37

 資料來源 : 技術在線

使插電式混合動力車成為可能的變頻器

【日經BP社報導】DATE       2006/05/29

 

　　豐田自動織機在2006年5月24日～26日于日本橫濱Pacifico會展中心舉辦的“人與車科技展2006”上，展出了面向可利用家用電源給充電電池充電的“插電式混合動力車”的變頻器。由於是作為AC電源在車內使用，因此除老式變頻器原本就有的將混合動力車充電電池的直流電轉換成交流電的功能外，還具備將家用AC電源的交流電流轉換成直流電能後給充電電池充電的功能。而且，還有一個特點就是變頻器和DC-DC轉換器可使用同一個電路。此次開發的產品設想在給充電電池充電時使用200V的家用AC電源，充電量最大3kW。而在車內使用AC電源時，則將充電電池的288V輸出電流轉換成100V交流電。頻率為60Hz或50Hz。最大可用功率為3kW。
　　為實現“插電式”功能，主要進行了如下3點變更：

（1）將用於對充電電池電壓進行轉換的DC-DC轉換器的整流二極體電橋變更成了使用IGBT（絕緣柵雙極電晶體）的H電橋，追加了控制電路；

（2）在反相電路中追加了用於改善功率因數的有源濾波器控制電路；

（3）追加了充電控制電路。
　　該公司工作人員表示：“此次的展品仍處於開發階段，今後準備把外形尺寸控制到比現在使用的變頻器更小的水準。”（記者：宇野 麻由子）

 

圖1：具有“插電式”功能的變頻器

圖2：變頻器結構

 

 資料來源 : 技術在線

TDK展出福特和本田混合動力車DC-DC變頻器 

【日經BP社報導】DATE       2005/05/24

 

　　日本TDK在“2005年人與車科技展”（Pacifico橫濱、2005年5月18～20日）上，展出了被福特和本田的混合動車採用的DC-DC變頻器等。
　　該公司設立了匯集混合動力車部件的展區一角、展出了各種部件。首先介紹的是提高了參考展品保磁力的Nd-Fe-B（釹-鐵-硼）類磁鐵“NEOREC53系列”。特點是在高溫條件下磁力也不會降低，主要面向提高功率後馬達溫度容易升高的混合動力車。

圖1：提高了保磁力的Nd-Fe-B類磁鐵

　　通過將殘留磁束密度與保持力結合起來，成功開發了“45SH”、“42UH”、“38UX”及“35EV”四種規格。45SH的殘留磁束密度為1.36T，保磁力在1671kA/m以上。其他規格的殘留磁束密度減小，而保磁力卻有所增大。
　　DC-DC變頻器方面，展出了被認為是面向福特“Escape Hybrid”和本田“雅哥混合動力車(Accord-Hybrid) ”的產品。均可用於將混合動力車的蓄電池電壓降至普通12V。

圖2：福特“Escape Hybrid”用變頻器（右），本田“雅哥混合動力車”用變頻器（左）。

圖2：福特“Escape Hybrid”用變頻器（右），本田“雅哥混合動力車”用變頻器（左）。

　　Escape Hybrid的變頻器為設置於引擎內部的水冷型，輸出功率為1.5kW。輸入電壓為288V，輸出電壓為14.5V，輸出電流為110A。尺寸為200×300×73mm，重量為3.65kg。
　　雅哥混合動力車的變頻器為內置於後座席後方電池模組中的空冷型，輸出功率為1kW。輸入電壓為144V，輸出電壓為14.5V，輸出電流為72A。尺寸為184×234×56mm，重量為3.3kg。
　　此外，還展出了採用霍爾元件（Hall Element）的混合動力車電池電壓檢測感測器，以及溫度範圍擴大至120℃的低損鐵氧體（Ferrite）材料“PC95”等。（記者：林 達彥）

圖3：混合動力車用電池電壓檢測感測器

 

資料來源 : 技術在線

羅姆試製成功嵌入SiC元件的變頻器模組 可在200℃高溫下驅動馬達

【日經BP社報導】DATE       2007/10/10 

 

羅姆試製出了配備SiC MOSFET以及肖特基勢壘二極體的變頻器模組。試製品採用了中空結構及堆疊結構這2種模組構造。在演示中，使用其中的中空結構型變頻器模組，使嵌入了 SiC整流肖特基勢壘二極體的3相交流馬達旋轉起來（圖1）。為了提高模組散熱性，在中空結構產品的中空部位設置了散熱風扇。

圖1　實際演示時的情形。SiC一側及Si一側的馬達溫度均達到200℃左右。採用SiC元件的變頻器模組的溫度原定達到近200℃，但由於是緩慢加熱，因此只達到180℃左右。採用Si元件的變頻器模組沒有加熱到200℃

　　無論中空結構還是堆疊結構，均考慮用於汽車，並設想在200℃左右環境下工作。採用SiC元件可在高溫下工作，因此，該公司著眼于將來在馬達上直接安裝變頻器模組，以實現馬達的小型化。“在馬達上直接安裝採用Si元件的變頻器模組非常困難”（講解員）。

　　在實際演示中，還與採用Si元件時的情況進行了對比。採用Si元件時，設想在200℃環境下驅動3相交流馬達，但馬達中嵌入的矽二極體無法整流，所以馬達未能工作。

　　所展出的中空結構及堆疊結構的變頻器模組，均可驅動3相交流馬達（圖2）。耐壓為600V，可輸出10A的電流。耐熱為200℃。雖然估計所嵌入的肖特基勢壘二極體及MOSFET晶片本身可耐300℃左右的高熱，但由於封裝材料的老化問題，耐熱指標被限制在了200℃。

圖2　左為中空結構型、右為堆疊結構型的變頻器模組

中空結構與堆疊結構相比較，中空結構偏重用於提供大功率。由於輸出大功率，所以晶片有可能出現高溫，因此，中空結構產品比堆疊結構提高了散熱性。將3層 單相變頻器電路加上DC-DC轉換器電路的合計4層電路作為立方體的4個邊，構成了中空結構的模組（圖3）。堆疊結構有利於實現變頻器模組的小型化。堆疊 結構是堆疊了3層單相變頻器電路而成的(圖4)。

圖3　中空結構的變頻器模組

圖4　堆疊結構的變頻器模組

圖5　可輸出150A電流的變頻器模組。右下方為展品，後面的展板上記載有驅動試驗結果

 

還試製成功支援100A以上電流的SiC變頻器模組

        另外，羅姆還展出了可輸出150A電流的、採用SiC元件的變頻器模組。展板上介紹，在約25kHz的開關頻率下，成功地輸出了約150A的電流（圖5）。變頻器模組中配備了肖特基勢壘二極體以及通過DMOS驅動單相交流馬達的電橋電路。這兩種元件的尺寸均為5mm見方。所採用的DMOS的通態電阻為5～6ｍΩcm²。通態電阻還可進一步降低。據介紹，此次只是考慮到要穩訂製造工藝，提高成品率，才採用了上述通態電阻值。（記者：根津 禎）