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電動車馬達逆變器是動力系統核心，負責將電池電力轉換成馬達驅動電源。由功率元件開關產生大量的熱，在逆變器中藉由冷卻流體將熱帶走。有效的車輛冷卻系統架構和性能能夠實現更緊湊的功率轉換器封裝並減小驅動系統的尺寸和重量，同時提高系統可靠性和功率密度。本文說明電動車逆變器散熱趨勢及技術。由目前商用電動車變器技術分析功率模組及系統散熱的趨勢，說明了各種現有逆變器中功率元件及模組封裝內功率晶片、互連方法、功率模組架構和逆變器冷卻系統之間的整合方式並進行比較說明。關鍵字: 逆變器(inverter)、功率模組(power module)、碳化矽功率元件(silicon carbide power device)、液冷(liquid cooling)。

【內容大綱】

• 一、電動車動力系統趨勢與散熱問題
• 二、電動車散熱技術需求
• 三、電動車氣冷散熱技術
• 四、電動車功率模組散熱方式
• 五、電動車液冷散熱技術介紹
  • (一)間接冷卻散熱
  • (二)直接冷卻散熱
  • (三)雙面散熱方式
  • (四)離散型功率元件散熱方式
• 六、不同冷卻方式熱性能比較
• 七、其他逆變器組件(匯流條、電容器)的散熱
• IEKView
• 參考文獻

【圖表大綱】

• 表一、美國DOE電動車效能標的
• 圖一、三菱電機開發的全碳化矽氣冷逆變器
• 圖二、電動車逆變器功率模組及熱阻比例
• 圖三、電動車逆變器熱阻分析
• 圖四、電動車間接散熱方式系統及模組架構(a) 2007 TOYOTA CAMRY (b)2012 Nissan LEAF EV
• 圖五、電動車直接散熱方式系統及模組架構(a)2010 Toyota Prius (b)2014 Honda Accord (c) 2015 BMW i3 (d)2018 Jaguar i-PACE
• 圖六、電動車雙面散熱方式系統及模組架構(a) 2016 Prius HEV (b )2017款凱迪拉克CT6 HEV (c) 2018 Audi etron (d)2016 Volt HEV
• 圖七、電動車離散式功率元件封裝散熱系統及模組架構(a) Model S (b) Model 3
• 圖八、不同系統對流係數及熱阻關係