傳統(tǒng)逆變器和扁平逆變器的外觀

株式會社日立制作所（以下簡稱日立）和日立安斯泰莫株式會社（以下簡稱日立安斯泰莫）面向電動汽車（以下簡稱EV）的電力轉(zhuǎn)換器（以下簡稱逆變器），開發(fā)了兼顧節(jié)能化和小型化的扁平逆變器的基本技術(shù)。本技術(shù)通過將控制電力供給的功率半導(dǎo)體*1與印制配線電路板一體化集成來簡化電力配線，將功率半導(dǎo)體開關(guān)動作時產(chǎn)生的能量損失相比之前*2削減30%的同時，縮小了約50%的體積。另外，通過新的構(gòu)造，省去功率半導(dǎo)體和電力配線的焊接工序，削減部件數(shù)量和組裝所需的工序，在包括逆變器的生產(chǎn)工序在內(nèi)的生命周期中削減了CO2排放量。

今后，兩家公司將加速致力于本技術(shù)的實用化。日立將提供不僅面向EV，而且面向EV快速充電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)等廣泛用途的扁平逆變器技術(shù)，為實現(xiàn)碳中和社會做出貢獻(xiàn)。

*1相比普通半導(dǎo)體，可以通過或阻止更大電流的半導(dǎo)體。材料主要使用Si（硅），但是兼顧高性能與節(jié)能的SiC（碳化硅）正在實用化。本開發(fā)產(chǎn)品是應(yīng)用了Si功率半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，同時也適用于SiC。

*2與本公司以往產(chǎn)品（100kW級別）相比。

背景

為了實現(xiàn)脫碳社會，汽車的電動化在全球各國急速推進(jìn)。逆變器將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電來控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，是EV中不可缺少的部件，同時也是EV的快速充電系統(tǒng)、可再生能源（以下稱為再生能源）的輸電系統(tǒng)，在不浪費、高效利用能源方面的重要基礎(chǔ)部件。今后隨著EV和再生能源的擴(kuò)大導(dǎo)入，在處理的電流日益增大的情況下，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的逆變器需要大型的控制電力供給的功率半導(dǎo)體和周邊部件，在能源損失增加的同時，組裝所需的工序變得更加復(fù)雜成為了課題。

開發(fā)技術(shù)的特點

日立和日立安斯泰莫一直秉承根據(jù)全球客戶的各種需求提供逆變器，這次開發(fā)了與以往完全不同構(gòu)造的扁平逆變器的基本技術(shù)。特點如下：

1. 將功率半導(dǎo)體和逆變器電路部件一體化集成于印制配線電路板的技術(shù)

逆變器由通斷大電流的功率半導(dǎo)體和通電大電流的電路部件構(gòu)成。功率半導(dǎo)體由于大電流流經(jīng)會導(dǎo)致發(fā)熱，所以在以往的構(gòu)造中，需要將功率半導(dǎo)體和逆變器電路部件分開組裝，然后用配線連接。因此，逆變器整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以削減能量損失和實現(xiàn)小型化。

日立和日立安斯泰莫這次開發(fā)了一種基本技術(shù)，通過在嵌入逆變器電路部件的印制電路板上集成功率半導(dǎo)體，可以避免發(fā)熱問題。通過該技術(shù)，由于簡化了逆變器內(nèi)部的電力配線，降低了電感*3，功率半導(dǎo)體開關(guān)動作時產(chǎn)生的能量損失比以往減少30%，并且抑制了發(fā)熱，同時成功的將逆變器的尺寸，相比于以往的逆變器縮小了約50%。

*3 左右交流電路配線中感應(yīng)電壓大小的值。電感大的話，會導(dǎo)致浪涌電壓和能量損失的增加

2.減少部件數(shù)量和組裝所需工序的安裝技術(shù)

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的逆變器中，為了向功率半導(dǎo)體提供大電流，需要大量使用被稱為匯流條*4的銅板部件，這些部件的連接需要焊接作業(yè)。因此，零部件數(shù)量和組裝所需的工序很多，難以提高生產(chǎn)效率。本技術(shù)將功率半導(dǎo)體和電路部件安裝在小巧輕便的扁平印制電路板上，成功省略了匯流條。由此，大幅簡化了生產(chǎn)流程，削減了零件數(shù)量和組裝工序。通過本技術(shù)，可以減少生產(chǎn)工序中的能源消耗，為逆變器生命周期中CO2排放量的削減做出貢獻(xiàn)。

*4用于承載大電流的導(dǎo)體。

本次開發(fā)的扁平逆變器已于5月25日在橫濱國際平和會議場舉辦的“汽車工程博覽會2022”上展出。

本次開發(fā)的扁平逆變器的主要規(guī)格

關(guān)于日立集團(tuán)

日立致力于發(fā)展社會創(chuàng)新事業(yè)，通過數(shù)據(jù)和技術(shù)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會。在“數(shù)字系統(tǒng)&服務(wù)（Digital Systems & Services）”、“綠色能源&移動（Green Energy & Mobility）”、“產(chǎn)業(yè)互聯(lián)（Connective Industries）”，以及“汽車系統(tǒng)”共同構(gòu)成的事業(yè)體系下，運用融合IT 、OT(operational technology)及產(chǎn)品的Lumada解決方案，解決客戶和社會的課題。以 “數(shù)字、環(huán)境、創(chuàng)新”為驅(qū)動力，通過與客戶協(xié)創(chuàng)實現(xiàn)成長。2021年度的合并銷售額達(dá)到102,646億日元（約5,335億元），截至2022年3月末，集團(tuán)公司達(dá)854家，全球員工約37萬名。

l  數(shù)字系統(tǒng)&服務(wù)（Digital Systems & Services）：面向金融、政府機(jī)關(guān)、地方自治團(tuán)體、通信等提供IT服務(wù)，幫助客戶開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型（DX）。

l  綠色能源&移動（Green Energy & Mobility）：通過能源和軌道業(yè)務(wù)助力實現(xiàn)脫碳社會。

l  產(chǎn)業(yè)互聯(lián)（Connective Industries）：在產(chǎn)業(yè)流通、水處理、醫(yī)療健康、家電、空調(diào)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)分析、樓宇系統(tǒng)等廣泛領(lǐng)域以數(shù)字技術(shù)推動產(chǎn)品互聯(lián)。

l  汽車系統(tǒng)：在汽車和摩托車領(lǐng)域提供先進(jìn)的技術(shù)。

■關(guān)于日立安斯泰莫

日立安斯泰莫以動力總成和安全系統(tǒng)業(yè)務(wù)為主，加上底盤業(yè)務(wù)、摩托車業(yè)務(wù)、軟件業(yè)務(wù)、售后市場業(yè)務(wù)構(gòu)成的戰(zhàn)略業(yè)務(wù)組合，致力于事業(yè)強(qiáng)化和技術(shù)革新。通過提供降低排放的高效內(nèi)燃機(jī)和電動化技術(shù)、先進(jìn)的駕駛輔助技術(shù)、先進(jìn)的底盤技術(shù)等有助于提高安全性、舒適性和環(huán)保性的先進(jìn)移動解決方案，在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會的同時為提高顧客的企業(yè)價值做出貢獻(xiàn)。

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