E-tron和Taycan逆變器的同與不同

Taycan 動力總成的組裝

周末我想聊一下 E-tron 和 Taycan 的逆變器設(shè)計，在這里和我們認知差異的地方有幾個點：

1）E-tron 和 Taycan 采用的相似的逆變器設(shè)計，這個出自日立的設(shè)計，前后橋和兩臺車（400V 和 800V）里面都有很大的相似性。

2）400V 和 800V 的主要差異，主要是對于 IGBT 功率模塊的修改（IGBT 芯片的耐壓從 700V 擴大至 1,200V 以外），其他平滑電容器、電機控制器主板、電流傳感器等主要零部件作為標準零部件開發(fā) 這個事情還是挺意外的，我想從逆變器的開始來講這個事情。

備注：主要的信息來源是日本汽車工程師學會上“車載逆變器的高電壓及大功率密度技術(shù)”，的講演，Marklines 上有關(guān)于這些內(nèi)容的專題內(nèi)容。

圖 1 日立給奧迪開發(fā)的逆變器

01、E-tron 和 Taycan 的逆變器相似的地方

我們先列一下相似的地方：

1） 這兩個逆變器都是由日立幫助奧迪和保時捷的工程師進行開發(fā)的

2） 都采用兼容的方式來做的，如下所示，Etron 是通過集成安裝的布置，Taycan 是通過橋接器進行安裝，這樣同樣的部件進行組合就可以得到不同的驅(qū)動橋

圖 2 E-tron 和 Taycan 的前后橋逆變器

02、E-tron 和 Taycan 的逆變器有差異的地方

1） 參數(shù)和使用

E-tron 的逆變器的電壓覆蓋范圍為 150V-460V，10 秒持續(xù)的最大電流為 530A，持續(xù)電流最大為 260A，功率密度為 30kVA/L，內(nèi)部采用了三個 IGBT 模塊（power modules）。

Taycan 的逆變器的電壓覆蓋范圍為 450V-850V，分兩種不同的類型 逆變器 300 具有 3 個新型 IGBT 功率模塊，最大相電流 2 秒額定為 335A，持續(xù)工作電流為 190A，功率密度為 62.3kVA/L。 逆變器 600 在功率單元上采用并聯(lián) 2 個 IGBT 功率模塊的方式來解決（一共搭了 6 個），最大相電流 2 秒額定為 670A，持續(xù)工作電流為 380A，均是前者的 2 倍，輸出功率密度為 94.3kVA/L。

圖 3 逆變器的參數(shù)

如下圖所示，三種逆變器的重量分別為 8kg、7.4kg 和 10.5kg。

圖 4 Taycan 的兩個不同的型號

從原理圖里面，在濾波設(shè)計，被動放電電阻方面還有差異，E-tron 只有一個主動放電的回路，Taycan 還加入了一個被動放電。從放大電流的角度，Taycan 可以做一個并聯(lián)的考慮。

圖 5 逆變器原理圖

在整體內(nèi)部的布置方面，由于在相似的體積下，Taycan 需要提供 6 個 IGBT 的空間，所以兩者在 IGBT 驅(qū)動板和控制板，IGBT 的布置方向（E-tron 是躺著、Taycan 是立著），Busbar 設(shè)計都有很大的區(qū)別。Taycan 在功率模塊開口處的 AC/DC 端子、信號端子以及直流端子，采用了 2 個正極、2 個負極交互配置的結(jié)構(gòu)，通過抵消由于反向瞬態(tài)電流引起的磁通，以降低寄生電感。

圖 6 兩個逆變器的布置差異

小結(jié)：保時捷確實用了 SiC 器件，但是部件主要用于充電部分，有詳細信息我們后續(xù)也可以仔細關(guān)注下，我個人感覺 Taycan 很多地方是在開發(fā)中有的技術(shù)為了量產(chǎn)做了妥協(xié)，是性能優(yōu)先為目標。