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瑞薩電子推出領先業界且適用於HEV與EV的小型設計等級變頻器套件解決方案

2017/04/18 | 科技走廊 | 程鏡明

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先進半導體解決方案之頂尖供應商瑞薩電子宣佈推出全新100 kW級變頻器解決方案,以領先業界的3.9公升小型設計,提供適用於包含SUV的中大型混合動力電動車(HEV)與中小型電動車(EV)的高馬力100 kW級馬達。

瑞薩將提供此全新解決方案作為解決方案套件,包括可發揮HEV/EV馬達最高效能的軟體及各種硬體元件,例如微控制器(MCU)、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)與快速回復二極體(FRD),以及其他功率半導體裝置。

此全新解決方案可協助系統開發人員縮短各開發階段的開發時間,包括從規格分析、軟硬體開發,到馬達特性調整等。如此可縮短工作時間,例如將原型變頻器系統開發期間從2至3年縮短為1年,縮減超過50%,有助於大幅縮短開發週期與成本。

由於全球暖化導致異常氣候事件,以及環境污染程度增加,二氧化碳排放持續升高。在汽車產業方面,這使得市場在降低上述排放的初期階段,對於廣泛採用電動系統的需求持續增加,例如HEV與EV。

在電動系統中,變頻器扮演關鍵的角色,它可將直流電(DC)轉換為交流電,並將最佳的電流傳送至轉速依據行駛條件而改變的馬達。因此,必須實現具有更高燃油與電動效率、高精確度及高馬達驅動效率的變頻器系統,而且變頻器還需要小型化,以便將電子單元安裝至所有類型與尺寸車型引擎室的有限空間。瑞薩全新變頻器解決方案可符合上述需求。

瑞薩已推出具有各種容量設計的變頻器與解決方案套件。瑞薩於2014年開發的解決方案在50 kW等級中實現2.9公升的尺寸。為因應市場對於大型汽車用大輸出馬達持續升高的需求,瑞薩已擴大其產品系列,以內含馬達校準工具的全新100 kW等級變頻器解決方案支援大輸出馬達。

全新100 kW等級變頻器解決方案的主要功能:

(1)領先業界的3.9公升級小型設計及更輕的變頻器重量,可安裝至更小的空間
藉由採用溫度管理技術,提高整合於IGBT中的溫度感測器回應速度與精度,即可縮減變頻器中的散熱器尺寸與重量。
另外,內附的MCU具備整合的強化馬達控制單元(EMU)功能,可由專屬電路取代CPU執行馬達控制。如此可減輕CPU的負擔並負責外部汽車控制單元的CPU處理作業(稱為電子控制單元,ECU),包括DC/DC轉換器、第二馬達以及散熱幫浦處理。如此可達到高效率的ECU整合,更有效地利用引擎室有限的空間。

(2)透過可在汽車實體中進行快速評估的軟體,縮短達50%以上開發期間
除了硬體之外,變頻器解決方案還包括馬達調校工具,可發揮最大的馬達效能。如此簡化了在系統層級高效運作的馬達控制系統結構,因此,系統製造商能夠在汽車實體上立即評估原型變頻器系統,將原型變頻器系統開發期間從2至3年縮短為1年,縮減超過50%。

(3)以HEV/EV應用最佳化裝置提供更高的燃油與電動效率
全新變頻器解決方案採用IGBT/FRD裝置以降低傳導損耗與切換損耗,可降低約12%的電流損耗。
在納入瑞薩專為HEV與EV設計的主要裝置之後,此全新解決方案約可降低10%的變頻器功率損耗(註1)。如此可提高馬達效率,最終有助於提升變頻器系統的燃油與電動效率。此全新解決方案配備RH850/C1H MCU系列,具有已通過業界驗證的RDC功能,可將馬達的旋轉角度從類比轉換為數位。RH850/C1H最高可達到12至16位元的高精度馬達控制。此解決方案亦包含採用微型隔離器技術的R2A25110驅動器IC,可提供高速切換。