Equipmake推出下一世代碳化矽逆變器 可致使電池體積縮小10%、電機功率明顯提升

Written by: Bear

來自英國領先的電氣化專家Equipmake推出了一款全新的新世代逆變器，它可以為所有電動車的性能帶來重大變化。利用碳化矽(Silicon Carbide；SiC)的高功率密度，Equipmake的HPI-800逆變器提供了相當高的效率提升，不僅有可能導致電動車電池的尺寸減小約10%，而且逆變器本身更緊湊體積和重量輕也帶來了更多好處。這項突破性技術是在Equipmake位於英國諾福克(Norfolk)的總部開發的，該公司為汽車原始設備製造商和專業超級跑車製造商提供EV技術，生產從行業領先的電動馬達到電力電子系統，一直到完整的EV傳動系統的所有產品。

作為EV動力總成的重要組成部分，Equipmake近年來一直專注於開發下一代逆變器。逆變器在EV動力總成中發揮關鍵作用，將電池中的直流充電轉換為交流充電以驅動電動馬達，並透過定時開關變化來調整交流充電的頻率以控制電動馬達的速度，就像燃料一樣噴射和點火系統在內燃機中所起的作用。逆變器越快、越高效，車輛整體的效率就越高，可以從電池中提取的續駛里程也就越大。

傳統上，電動車使用帶有IGBT絕緣柵雙極晶體管(Insulated-gate bipolar transistors)的逆變器，其開關電流頻率為20kHz。而碳化矽取得了顯著進步，提供更高的功率、更低的功率損耗和更高的整體效率，並使Equipmake的新型HPI-800逆變器可以以高達40kHz的頻率切換電流。

除了顯著提高功率和效率外，SiC逆變器更小、更輕，使工程師和設計師能夠更佳化設計空氣動力學和封裝改進，減少車輛可能需要的冷卻量。它們的輕質結構也將功率重量比從現代IGBT技術的40kW/kg大幅提升為SiC的100kW/kg。

到目前為止，由於價格原因，SiC逆變器尚未被大眾市場採用。但Equipmake認為這種情況即將改變。

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Equipmake執行董事Ian Foley表示，「SiC逆變器的前期成本遠遠超過了額外性能帶來的好處。在典型的高性能電動車中，相關的效率可以將電池的尺寸減少至少 10%，或約40~50公斤。雖然它們的價格可能是IGBT版本的兩倍，但它們可以大大減少電池尺寸，以至於節省的成本超過了逆變器本身的成本。同時，該技術可以為電動車帶來的效率和性能的提高將增強其對客戶的自然吸引力。」

「HPI-800為所有類型的EV動力總成提供了巨大的潛在優勢，僅在減小所需電池尺寸方面。考慮到其緊湊性和重量輕，OEM廠商更有理由選擇SiC作為其下一代逆變器。因此，配備碳化矽逆變器的乘用電池電動車(BEV)預計到2024年將超過傳統的IGBT單元，到2030年，95%的BEV將使用碳化矽也就不足為奇了。因此，現在是Equipmake推出這項新技術的最佳時機。」

Equipmake的緊湊型HPI-800碳化矽逆變器在英國設計和製造，長494毫米，寬287毫米，高94毫米。它的質量為12.7 kg，根據電機的不同，可提供高達400 KW 的最大連續輸出功率。HPI-800逆變器採用Wolfspeed/Cree SiC模組，可以切換高達40 kHz的頻率。HPI-800也符合現成的ASIL-D功能安全級別。

Equipmake的HPI-800逆變器現已上市，購買者可預訂數十台甚至數千台的生產運行。它於3月2日至3日在索利哈爾未來推進會議(Future Propulsion Conference Solihull)上出現在Equipmake的展台上。

此外，Equipmake的許多其他行業領先的創新將在活動中展示，包括其具有成本效益、最先進的HPI-450逆變器，該逆變器針對不斷增長的小型高性能電動車市場至超級跑車以及電動經典車型。HPI-450逆變器採用Semikron IGBT模組，滿足現成的ASIL-D功能安全級別(HPI-800和HPI-450使用相同的控制介面)，並擁有出色的功率密度。

Equipmake還將展示其三款針對特定行業的先進電動馬達。HTM-3500專為公共汽車和卡車開發，扭矩達3,500Nm。該電機可作為單個或耦合單元提供，能直接安裝在傳動軸上，並提供低速高扭矩，也非常適合長途應用，包括需要頻繁啟動/停止的工作循環。

HPI-400是一款高功率/短時電機，非常適合火箭燃料泵和其他航空航天應用，最大電機轉速為20,000rpm，峰值功率/扭矩為400kW/220Nm，但重量僅為30kg。HTM-1900專為垂直起降(VTOL)飛行器應用而開發。它是一種直接驅動EV電機，能直接安裝在螺旋槳上並承載所有轉子負載。它具有1,900Nm/1,200rpm低速高扭力，非常適合垂直起降的電動飛行器，並配有定制安裝件，用於傾斜驅動以適應從垂直飛行過渡到水平飛行。

2019年，Equipmake在諾福克郡的斯內特頓開設了一家全新的工廠，該工廠提供完整的電動車解決方案(無論是哪個業界)提供設計、測試和製造從電機到完全電氣化平台的所有產品的能力。它還採購和供應最新的鋰離子電池，為日益國際化的客戶群打造完整的電動傳動系統。

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