联合电子程捷：电驱动系统开发的全局优化( 二 ) 感谢主办方的邀请

另外一个例子，最近非常火的碳化硅，碳化硅主要目的是提升系统效率， 20年前的NEDC循环下效率83%到今天做到88% ，将来我们指望通过碳化硅把效率提升到92% ，这是我们的设计目标。过程当中我们通过过去的IGBT功率模块的改进，从分立器件变成功率模块，包括最近整个行业大家都在讨论的控制器上采用变频的方案，加上采用扁线电机做到88% 。将来再靠采用碳化硅提升4个点到92% 。我们详细看一下用碳化硅提升效率给我们带来什么。碳化硅最关键的就是它的开关损耗比较低，这是我们用碳化硅非常重要的出发点，并且开关损耗低有助于电动车在城市工况下的效率提升，甚至还会比循环效率提升得更多，这是我们最关注的采用碳化硅的好处。

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采用碳化硅以后从IGBT开关速度能够提高到如上图，这样更短的时间来开关功率器件。但是对应的难点，我们的尖峰电压会相应提高，因为开关速度提高，使得叠加在电流上开关的电压会变得更高，相应的挑战，原来IGBT时一般选用750V的器件，用碳化硅可能要选900、1200V ，带来成本的上升和设计的挑战。非常优化的碳化硅系统我们要降低整个系统的集成电感，过去IGBT时代我们电感设计在这里，但是现在设计成碳化硅，为了保持尖峰足够低，碳化硅设计上限有一半下降，这里展示了设置上限的变化。从我们公司产品的角度来看，我们公司在设计IGBT功率模块的时候表现大概是这样的，设计这一代碳化硅功率模块的时候要相应地把集成电感降低到原来的一半。我们还要展望未来，我们公司下一代产品目前正在开发之中，大家可以看到我们的目标是再降低一半，并且这里没有一个明确的界限，功率模块怎么样、逆变器怎么样，这边涉及到一个点，我们做的是一个系统联合优化，功率模块和逆变器之间的边界需要被打破，才有可能尽可能把集成电感降低到更低水平，满足未来更高的系统效率的提升。为了满足未来的系统效率的提高，不光是电驱动系统、模块，甚至需要到碳化硅的芯片级别，配合整个功率模块、逆变器的设计，才能把整个信号集成电感降低到我们需要的水平。
第二个问题， “脚痛医头” 。今天电驱动很多问题是由于电机的转矩脉动引起的，好比起步的抖动、中高速车里面的啸叫，这样我们客户体验是不好的。因为我们是开发整个电驱动系统的，我们可以有一个更高层次的思维，电机出了问题，但是我们可以通过逆变器解决它。这套方法也不是今天第一次提出，现在我司有非常多的实战经验，也建立了整套测试流程，包括相应的设备、台架，我们已经建立流程。我们也有非常明确的疗效，在一些实战的经验当中可以看到部分油门工况下我们24阶噪声通过谐波注入，可以把峰值下降17个分贝。后面随着算力的增加还可以做更多， 48阶、96阶，帮助我们解决一大部分电机噪音问题，也是一个很好的例子。
最后是“骨肉相连” ，我们讨论软件和硬件的关系，也是最近比较火的一些功能创新。我们公司从事发动机管理系统有超过25年的历史，过去我们在发动机里面处理的物理量是油、空气、火，之前我从事了十多年传感器的开发工作，就是因为油、气、火的物理量不是那么容易探测。今天到了电驱动时代，电流、电感这些东西相对更容易探测，玩法非常多。这里我举两个例子。一个称之为虚拟PTC ，目的是替代传统的PTC加热器。加热器本身它的功能是用来帮助电池加热，延长它的低温续驶里程。市场上大家都在讨论的一个创新功能就是把电机的线圈绕组当成加热电阻来用，让电流从这边流过去，这个功率模块和线圈绕组会产生热量，这种关于降本成本的功能提供了非常重要的客户价值——你帮助客户省了这笔钱，客户就会认可你的功能。