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英飛凌油電混合車和電動車功率模組, 克服空間限制並提供更高的功率密度

 2016-06-15

因應全球在 2020 年的二氧化碳排放法規,未來將有大量的電動車或油電混合車 (HEV)上路。歐洲的二氧化碳排放量目標為每公里 95 公克,美國為每公里 121 公克,中國為每公里 117 公克及日本為每公里 105 公克。空間的限制是現有車輛平台要電動化的一大挑戰,變頻器要放入空間狹小的引擎室內,體積須盡可能縮小,而變頻器的尺寸則取決於所採用的功率模組。因此,功率模組除了縮小體積,亦須提供足夠的電力來驅動電子驅動系統,另一方面功率模組的尺寸亦取決於內部功率晶片的耗電量,及冷卻晶片維持在最高接面溫度內的能力。



為了協助克服這些挑戰,英飛凌科技股份有限公司推出最新 HybridPACK™ 雙側散熱 (DSC) 功率模組系列,適用於油電混合車和電動車。新的功率模組尺寸極為精巧,僅 42 mm x 42.4 mm x 4.77 mm,此系列以 HEV 應用為目標,例如一般功率範圍介於 40 至 50 kW 的主變頻器和發電機,若需要更高的功率,可將裝置並聯使用。

此功率模組的離散電感極低 (只有 15 nH),另外阻斷電壓提高至 700 V。在這兩項因素可協助變頻器系統減少 25% 的切換損耗,同時仍具備高效率。藉由整合式隔離可將模組直接安裝在冷卻器上,無需外部隔離,因此簡化了系統整合。每個整合式 IGBT 晶片均內建電流感測器以提供過電流保護,此外晶片內建溫度感測器,可在過熱時降載並快速關閉。直接且精確的感測能力進一步改善系統監控,亦有助於簡化汽車系統供應商和汽車製造商的功能性安全架構。

藉由雙側晶片散熱與散熱器電子隔離的結合,讓 HybridPACK DSC 的熱阻RthJC 大幅降低至 0.1 K/W,相較下目前 HybridPACK 1 功率模組的熱阻為 0.12 K/W。HybridPACK DSC 模組技術亦可改善電子效能。離散電感是一項重要參數,由模組的尺寸及模組內部的電流路徑配置所決定,HybridPACK DSC 的離散電感僅 15 nH,比參考模組少約 40%,因此其切換耗損也降低 25%。

HybridPACK DSC 功率模組上市時程 
HybridPACK DSC 系列的第一款產品為 FF400R07A01E3_S6,在半橋接組態下的 ICnom 為 400 A而 VCES 為 700 V,其工程樣品將於 2016 年 9 月開始供貨。系列中另一款產品在全橋接組態下 ICnom 為 200 A 且 VCES 為 700 V,將於 2016 年 10 月開始供應工程樣品。其他適用不同功率範圍的版本仍在開發中。

詳細資訊
有關英飛凌 HybridPACK DSC 功率模組及其他 HEV 功率模組的詳細資訊,請參閱 www.infineon.com/hybrid