汽車逆變電源關鍵技術與趨勢，平滑正弦波特性
新能源汽車相較于傳統(tǒng)燃油車，其核心技術主要體現(xiàn)在“三電”系統(tǒng)上，即電驅、電池和電控。而在這其中，逆變器作為電動汽車的關鍵部件，發(fā)揮著舉足輕重的作用。電驅系統(tǒng)由電機和逆變器組成，電機需要交流電來驅動，這也正是逆變器的重要性所在。
逆變器的關鍵作用
逆變器將直流電轉換為交流電，以驅動交流電機。新能源汽車的驅動離不開電機，而電機的能量源自電池。值得注意的是，動力電池通常以直流電的形式儲存，而電機則需要交流電來驅動。交流電機的工作原理要求其必須接受正弦波交流電才能正常旋轉。然而，車載動力電池僅能輸出直流電，因此需要逆變器將其轉換為正弦波交流電。逆變器不僅負責這一轉換，還對交流電機的轉速和扭矩進行精準控制。簡而言之，逆變器是實現(xiàn)DC到AC轉變的關鍵設備，確保了新能源汽車的順暢運行。
交流與直流的區(qū)別
為了深入理解逆變器的工作原理，我們有必要先探究車載動力電池的運作機制。
交流電(AC)：其電流大小和方向呈現(xiàn)周期性變化，廣泛應用于生活和工業(yè)中，如220V民用電壓和380V通用工業(yè)電壓(注意，這些都屬于危險電壓范疇)。其基本形式為正弦電流，而我國交流電的標準頻率已規(guī)定為50Hz。
直流電(DC)：其電流方向保持不變，不隨時間發(fā)生改變。這種電流形式在各種生活小電器中都有廣泛的應用，例如手電筒(使用干電池)和手機(使用鋰電池)等。
逆變器的轉換機制
正弦波的生成：其基礎在于方波的演變。為了深入了解這一過程，我們首先聚焦于方波的形成原理。使用全橋逆變電路將直流電壓轉換為方波交流電壓。
脈寬調制(PWM)：為了實現(xiàn)從方波到正弦波的轉換，我們需要引入脈寬調制技術。其核心思想是，在保持開關固定頻率的同時，根據(jù)需求在特定時刻產生更寬或更窄的脈沖，從而模擬出正弦波的特性。
重電壓逆變技術
另一種方法是采用重電壓逆變技術，通過在電路中引入電容和電感來進一步優(yōu)化曲線平滑性。利用電容和電感平滑正弦波特性，提高精度。
散熱問題與技術突破
隨著逆變器支持電壓的升高，其產生的熱量也會增加。因此，解決逆變器中IGBT模塊的散熱問題變得尤為關鍵。這是提升充電效率的關鍵挑戰(zhàn)，而日本豐田在這方面的研究已經相當深入，例如他們采用了加硅碳技術來應對這一問題。
逆變器對企業(yè)的影響
此外，逆變器的性能對電機性能產生直接影響，已成為新能源汽車企業(yè)的核心技術焦點。逆變器技術的突破，類似于燃油車時代的變速箱技術，將成為新能源汽車產品的核心競爭力。隨著新一代半導體功率器件的發(fā)展，IGBT和SiC技術脫穎而出，成為未來電機控制系統(tǒng)和充電樁的關鍵技術。IGBT作為逆變器模塊的核心，負責將動力電池的直流電轉換為交流電，為驅動電動機提供動力。其成本約占新能源汽車電機驅動系統(tǒng)及車載充電系統(tǒng)的一半，性能對整車能源利用率產生直接影響。而SiC功率器件，以其低損耗(約為Si器件的50%)優(yōu)勢，主要應用于電動車逆變器等驅動系統(tǒng)的小型輕量化改進。