【产品】瑞萨100kW级逆变器解决方案，专为新能源汽车设计

时间： 2017-05-06 来源：Renesas

技术问答

——可助客户快速开发出用于实车标定的逆变器原型机

全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社近日宣布推出新型100 kW级逆变器解决方案，实现业界领先的3.9升（L）小型设计等级，可用于包括SUV在内的中到大型混合动力汽车（HEV）和中小型电动汽车（EV）使用的100kW级大功率电机。

瑞萨电子将以解决方案套件的形式提供新解决方案，其中包括用于提高HEV/EV电机性能的软件，微控制器（MCU）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和快恢复二极管（FRD）等硬件组件，以及其他功率半导体设备。

新解决方案能够帮助系统开发人员缩短用于各开发步骤的时间：从规格分析到软硬件开发和电机特性调整。例如，可以将逆变器原型机开发时间从两到三年缩短至一年，周期缩短50%以上，从而大大减少开发周期和成本。

由于全球变暖引起的异常天气事件和环境污染程度的加剧，二氧化碳排放量正在上升。对汽车行业来说，要减少二氧化碳排放，尽快大规模采用电动系统（如HEV和EV）的需求将进一步提高。

在电动系统中，逆变器的主要作用是将直流（DC）电转换为交流电，并控制电机根据行驶条件变化调整转速与电流。因此，为了提高逆变器系统的燃料和电力效率，除了需要将逆变器小型化以外，还需要有高精度和高效率的电机驱动系统，以便在各种型号发动机室的有限空间内安装电动装置。而瑞萨电子的最新小型化设计的逆变器解决方案正好满足了这些需求。

一直以来，瑞萨电子都致力于开发逆变器解决方案套件。在2014年，瑞萨开发出了一套解决方案，在额定50kW级别实现了2.9L的尺寸。为满足对大型车用大输出电机日益增长的需求，瑞萨电子推出了包含电机标定工具的新型100kW级逆变器解决方案，扩大其产品阵容，以支持这些大功率电机。

新型100 kW级逆变器解决方案的主要特性：
1）行业领先的3.9升小型设计等级，减轻了逆变器系统的重量，可安装在更小的空间中
其采用了内置温度传感器的IGBT晶圆制作模组. 凭借其内置温度传感器的响应速度和精度的温度管理技术，可以大大减少逆变器系统中散热器的尺寸和重量。

此外，主控的MCU还内置有增强型电机控制单元（EMU），专用电路取代CPU直接对电机进行控制。这样一来就可以使用CPU对外部汽车控制单元（称为电子控制单元，ECU）进行处理，包括DC/DC转换器、第二电机和冷却泵处理。因此能够实现有效的汽车ECU集成，从而改善发动机室内有限空间的使用。

2）通过可以对实际车辆进行快速评估的软件将开发周期缩短了50%以上
除硬件外，逆变器解决方案中还包括用于提高电机性能的电机校准工具，便于让电机实现高效运行。利用该工具，系统制造商可立即在实车中评估逆变器系统，将三到两年的逆变器系统原型机开发缩短到仅仅一年，周期缩短了50%以上。

3）通过专业优化的器件, 有效提高HEV/EV的燃油/电力效率
新型IGBT/FRD器件降低导通损耗和开关损耗，新型逆变器解决方案将电流损耗减少了约12% (注1)。

通过专为HEV和EV设计的瑞萨电子主要器件，新型解决方案将逆变器的功率损耗降低了约10%（注1），因此提高了电机效率，最终有助于提高逆变器系统的燃油/电力效率。新型解决方案配有RH850/C1H MCU系列，内置有经业界验证的旋变数字转换器（RDC）功能，可将电机的旋转角度从模拟转换为数字。RH850/C1H可实现高达12至16位的高精度电机控制。该解决方案还包含采用微隔离器技术的R2A25110预驱动IC（注2），可实现高速开关。

规格表：

表1：规格表

（注1）与现有的瑞萨电子产品相比。

（注2）微隔离器是使用在半导体芯片上的互连层形成的晶体管结合信号传输和隔离功能的电路。

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