Для выполнения норм по выбросам СО2, установленных регулирующими органами разных стран мира на 2020 год, большое значение имеет увеличение доли электрических или гибридных транспортных средств (ГЭТС). Целевые показатели составляют всего 95 г СО2 на километр в Европе, 121 г/км в США, 117 г/км в Китае и 105 г/км в Японии. Однако при электрификации существующих платформ возникают серьезные проблемы, связанные с пространственными ограничениями. Если инвертор размещается в тесном моторном отсеке автомобиля, он должен иметь минимально возможные размеры. Размеры инвертора определяются, в основном, используемыми в нем силовыми модулями. Следовательно, их габариты необходимо снижать, в то же время, сохраняя мощность, достаточную для приведения в действие электрической трансмиссии. С другой стороны, размеры силового модуля определяются теплорассеивающей способностью установленных внутри мощных кристаллов и возможностью охлаждения этих кристаллов до температур, не превышающих допустимых для перехода значений.
Стремясь помочь в решении этих проблем, Infineon Technologies продемонстрировала на выставке PCIM 2016 новейшее семейство силовых модулей HybridPACK DSC (Double Sided Cooling – двухстороннее охлаждение), предназначенных для гибридных и электрических транспортных средств. Размеры новых силовых модули чрезвычайно малы и составляют всего 42 × 42.4 × 4.77 мм. Устройства предназначены для использования в основных инверторах и генераторах ГЭТС с типичным диапазоном мощностей от 40 до 50 кВт. Для получения более высоких мощностей модули могут включаться параллельно.
Благодаря очень низкой паразитной индуктивности, равной всего 15 нГн, запирающее напряжение было увеличено до 700 В. Оба фактора позволяют разрабатывать новые инверторные системы с потерями переключения, сниженными примерно на 25%. Внутренняя изоляция позволяет устанавливать модуль непосредственно на теплоотвод без использования внешней изолирующей прокладки, что существенно упрощает интеграцию системы. Для защиты от перегрузок в каждый внутренний IGBT интегрирован датчик тока. Кроме того, встроенный в кристалл датчик температуры при перегреве обеспечивает ограничение мощности и быстрое отключение модуля. Прямые и точные измерения улучшают контроль работы системы. Помимо этого, поставщикам комплектующих и автопроизводителям они помогают упростить архитектуру систем функциональной безопасности.
Сочетание двухстороннего охлаждения модулей HybridPACK DSC с электрической изоляцией теплоотводящих поверхностей дало возможность существенно снизить тепловое сопротивление до 0.1 К/Вт. Для сравнения, силовой модуль HybridPACK 1 имеет тепловое сопротивление 0.12 К/Вт. Технология HybridPACK DSC также позволила улучшить и электрические параметры модулей. Одним из важнейших параметров является паразитная индуктивность, зависящая от размеров модуля и топологии пути прохождения тока внутри модуля. Паразитная индуктивность HybridPACK DSC составляет лишь 15 нГн, что на 40% меньше, чем у других модулей. В результате потери переключения снизились на 25%.
Доступность силовых модулей HybridPACK DSC
Первым прибором в семействе HybridPACK DSC стал модуль FF400R07A01E3_S6, полумостовая конфигурация которого рассчитана на номинальный ток 400 А и максимальное напряжение коллектор-эмиттер 700 В. Опытные образцы этого модуля будут доступны в сентябре 2016 года. Спустя месяц ожидается появление следующего изделия семейства – полного 700-вольтового моста с рабочим током 200 А. Ведется разработка других вариантов для различных диапазонов мощностей.
Для выполнения норм по выбросам СО2, установленных регулирующими органами разных стран мира на 2020 год, большое значение имеет увеличение доли электрических или гибридных транспортных средств (ГЭТС). Целевые показатели составляют всего 95 г СО2 на километр в Европе, 121 г/км в США, 117 г/км в Китае и 105 г/км в Японии. Однако при электрификации существующих платформ возникают серьезные проблемы, связанные с пространственными ограничениями. Если инвертор размещается в тесном моторном отсеке автомобиля, он должен иметь минимально возможные размеры. Размеры инвертора определяются, в основном, используемыми в нем силовыми модулями. Следовательно, их габариты необходимо снижать, в то же время, сохраняя мощность, достаточную для приведения в действие электрической трансмиссии. С другой стороны, размеры силового модуля определяются теплорассеивающей способностью установленных внутри мощных кристаллов и возможностью охлаждения этих кристаллов до температур, не превышающих допустимых для перехода значений.
Стремясь помочь в решении этих проблем, Infineon Technologies продемонстрировала на выставке PCIM 2016 новейшее семейство силовых модулей HybridPACK DSC (Double Sided Cooling – двухстороннее охлаждение), предназначенных для гибридных и электрических транспортных средств. Размеры новых силовых модули чрезвычайно малы и составляют всего 42 × 42.4 × 4.77 мм. Устройства предназначены для использования в основных инверторах и генераторах ГЭТС с типичным диапазоном мощностей от 40 до 50 кВт. Для получения более высоких мощностей модули могут включаться параллельно.
Благодаря очень низкой паразитной индуктивности, равной всего 15 нГн, запирающее напряжение было увеличено до 700 В. Оба фактора позволяют разрабатывать новые инверторные системы с потерями переключения, сниженными примерно на 25%. Внутренняя изоляция позволяет устанавливать модуль непосредственно на теплоотвод без использования внешней изолирующей прокладки, что существенно упрощает интеграцию системы. Для защиты от перегрузок в каждый внутренний IGBT интегрирован датчик тока. Кроме того, встроенный в кристалл датчик температуры при перегреве обеспечивает ограничение мощности и быстрое отключение модуля. Прямые и точные измерения улучшают контроль работы системы. Помимо этого, поставщикам комплектующих и автопроизводителям они помогают упростить архитектуру систем функциональной безопасности.
Сочетание двухстороннего охлаждения модулей HybridPACK DSC с электрической изоляцией теплоотводящих поверхностей дало возможность существенно снизить тепловое сопротивление до 0.1 К/Вт. Для сравнения, силовой модуль HybridPACK 1 имеет тепловое сопротивление 0.12 К/Вт. Технология HybridPACK DSC также позволила улучшить и электрические параметры модулей. Одним из важнейших параметров является паразитная индуктивность, зависящая от размеров модуля и топологии пути прохождения тока внутри модуля. Паразитная индуктивность HybridPACK DSC составляет лишь 15 нГн, что на 40% меньше, чем у других модулей. В результате потери переключения снизились на 25%.
Доступность силовых модулей HybridPACK DSC
Первым прибором в семействе HybridPACK DSC стал модуль FF400R07A01E3_S6, полумостовая конфигурация которого рассчитана на номинальный ток 400 А и максимальное напряжение коллектор-эмиттер 700 В. Опытные образцы этого модуля будут доступны в сентябре 2016 года. Спустя месяц ожидается появление следующего изделия семейства – полного 700-вольтового моста с рабочим током 200 А. Ведется разработка других вариантов для различных диапазонов мощностей.