由華夏科學(xué)技藝協(xié)會(huì)、北京市國(guó)民政府、海南省國(guó)民政府、科學(xué)技藝部、產(chǎn)業(yè)和消息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建造部、交通運(yùn)輸部、國(guó)度市場(chǎng)監(jiān)督治理總局、國(guó)度燃料局結(jié)合主持的第四屆全球新燃料車子大會(huì)（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相聯(lián)合的形式舉辦。此中，北京會(huì)場(chǎng)位于北京經(jīng)濟(jì)技藝開發(fā)區(qū)的亦創(chuàng)世界會(huì)展中心。

大會(huì)由華夏車子工程學(xué)會(huì)等單位承辦，將用“碳中和愿景下的周全電動(dòng)化與全世界合作”為專題，邀請(qǐng)全世界列國(guó)政產(chǎn)學(xué)研界代表開展研討。本次大會(huì)將包涵20多場(chǎng)會(huì)議、13,000平米技藝展覽及多場(chǎng)同期運(yùn)動(dòng)，200多名政府高層領(lǐng)導(dǎo)、國(guó)外機(jī)構(gòu)官員、全世界公司領(lǐng)袖、院士及產(chǎn)業(yè)行家等出席大會(huì)發(fā)表演講。

此中，在8月28日上午舉行的技藝研討會(huì)“新燃料車子電驅(qū)動(dòng)技藝創(chuàng)新”上，美國(guó)工程院院士，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校電機(jī)與電力電子中心（WEMPEC）主任Thomas M. JAHNS發(fā)表主題演講。

最重要的看法：

1、采納寬禁帶半導(dǎo)體WBG開關(guān)的電流源逆變器CSI為未來(lái)的深度集成電驅(qū)動(dòng)體系IMD提供了龐大的期望；

2、經(jīng)過CSI-IMDs幾種集成設(shè)置方案的溫升測(cè)試表達(dá)，即便是十足封閉、不空氣流通(TENV)的設(shè)置方案也是可行滿足器件溫度節(jié)制。

3、咱們須要做更多的事業(yè)來(lái)解決其它各式環(huán)境挑戰(zhàn)，包括溫度重復(fù)耐久和波動(dòng)等。

之下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)演講實(shí)錄：

各位早上好，咱十分榮幸能夠有機(jī)會(huì)和大伙來(lái)分享咱們探討效果和看法，可是很遺憾由于疫情原因咱不行夠親自出席，只能經(jīng)過線上的形式和大伙分享。今日這種話題咱很喜愛，是對(duì)于電力電子方面的內(nèi)容，以及它在電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)踐中面對(duì)的挑戰(zhàn)。

起首咱和大伙容易的推薦一下威斯康星大學(xué)麥迪遜分校，咱們大概在美國(guó)的中北部，靠近芝加哥的位置，四周的環(huán)境是十分漂亮的。學(xué)校大概有五萬(wàn)名弟子，多數(shù)皆是從事工程相干的探討事業(yè)，咱在電子計(jì)算機(jī)學(xué)院，咱也是從事電機(jī)相干的探討。本來(lái)咱們和產(chǎn)業(yè)、學(xué)界有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的合作，可行說(shuō)咱們和業(yè)界的溝通和合作是十分久的。昨年咱們慶祝了40周年的創(chuàng)新和合作的慶典，這張是咱們團(tuán)隊(duì)的合影，咱今日也是代表全部的同事和大伙來(lái)問好。咱也期望有一天大伙能夠來(lái)麥迪遜和咱們面臨面交流。

今日咱和大伙分享集成電驅(qū)范疇的一種革命性的進(jìn)展，或許說(shuō)它是一種演進(jìn)。此刻碳化硅利用的速度曾經(jīng)快了十倍左右，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的功率密度，且更適用于高電壓情景下的利用，本來(lái)碳化硅自身的演進(jìn)就代表了此刻電驅(qū)產(chǎn)業(yè)的更新。另一方面，慣例的電驅(qū)體系皆是分體式，電機(jī)和操控器分開，用慣例的電纜和電線接連操控，此刻咱們要做的便是把全部擴(kuò)散的盒子整合起來(lái)。可是咱們非是容易物理組合，卻是真實(shí)的集成，未來(lái)咱們會(huì)接納這類長(zhǎng)遠(yuǎn)的浮動(dòng)。

而寬禁帶半導(dǎo)體有機(jī)會(huì)讓咱們實(shí)現(xiàn)這樣的遠(yuǎn)景，他有哪些潛在的優(yōu)勢(shì)呢？起首源于共用殼體和熱治理體系，功率密度提高是十分顯著。第二針對(duì)范圍生產(chǎn)其制造生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)顯著。第三便是高帶寬和容錯(cuò)的模塊化架構(gòu)�？墒沁�好多挑戰(zhàn)，今日咱想給大伙推薦一下挑戰(zhàn)，在把電子電力整合到電驅(qū)動(dòng)器上，全個(gè)環(huán)境本來(lái)是十分繁雜的，稍候咱會(huì)容易的做這方面的推薦。

這類設(shè)施它關(guān)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器十分要緊，同一時(shí)間也可行幫助咱們進(jìn)一步解決這類挑戰(zhàn)，在這張幻燈片上咱們期望能夠更多的關(guān)心熱挑戰(zhàn)，特別是和鑲嵌電力電子，把他進(jìn)一步整合到集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上，咱們有哪些熱治理上的挑戰(zhàn)，而且如何能夠解決這點(diǎn)挑戰(zhàn)，咱期望能夠經(jīng)過咱的演講進(jìn)一步鼓舞大伙來(lái)信任這方面的前景，而且也能夠擁抱這類技藝趨向。

熱治理挑戰(zhàn)起首是資料熱功能，接下來(lái)是電力電子器件。關(guān)于電機(jī)來(lái)講耐溫至少做到180℃的溫度節(jié)制，有些高功能利用場(chǎng)合是200℃的溫度節(jié)制�？墒瞧渌�電力電子器件的耐溫普及在125℃的水準(zhǔn)，那末這之中就有大于50℃的溫差。關(guān)于IMD體系架構(gòu)，把全部部件整合到一同，就會(huì)面對(duì)著傳熱的挑戰(zhàn)。好幾年來(lái)，咱們一直被問到這類難題，如何能夠把這類電力電子和電機(jī)集成在一同，咱想跟大伙分享一下解決溫度節(jié)制上實(shí)踐。

起首便是咱們要挑戰(zhàn)一個(gè)準(zhǔn)則的思維形式。日前咱們?cè)陔姍C(jī)逆變器中普及都采納電壓源VSI逆變技藝，另有一個(gè)電流源CSI解決方案利用不多。咱們?yōu)楹螌?duì)VSI和CSI感興趣，由于它可行幫助咱們解決未來(lái)的熱挑戰(zhàn)，由于它有好多十分迷惑人的少許特性，鑒于寬禁帶半導(dǎo)體的電流源逆變器CSI技藝將是針對(duì)未來(lái)的集成電驅(qū)動(dòng)體系的要害技藝。它最重要的的優(yōu)勢(shì)之一便是在高溫的功能。從體系拓?fù)渖峡碫SI須要運(yùn)用電解電容和薄膜電容，而電解電容的耐溫在105℃，薄膜電容耐溫在125℃，節(jié)制了VSI類別拓?fù)淠孀兤鞯臒岘h(huán)境。而CSI拓?fù)溥\(yùn)用電感類器件耐溫可行達(dá)到200℃，陶瓷電容耐溫可行達(dá)到150℃，從全個(gè)體系熱治理的方位來(lái)講，CSI逆變器，另有電容器它們可行在高溫下具備同樣的熱特性。咱們?cè)诿�目上也做了認(rèn)證，一年前假如大伙參與了今日的會(huì)議，大伙可能還記得這種名目，咱要給大伙回顧一下那時(shí)這種名目上的探討效果和進(jìn)展。這種名目是由美國(guó)燃料部出資來(lái)做的一種前沿性的探討名目APER-E，在這種探討名目上咱們把高功能的WBG另有CSI聯(lián)合到一同，來(lái)進(jìn)一步集成電驅(qū)動(dòng)體系。這是為期三年的名目，最重要的的進(jìn)步便是功率密度的進(jìn)展和浮動(dòng)，咱們讓全個(gè)名目愈加有挑戰(zhàn)性，鑲嵌的不但僅是逆變器，同一時(shí)間在設(shè)施里也有少許其它的鑲嵌，它具備三種功效，可行把功率傳導(dǎo)到逆變器、電容器，同一時(shí)間也可行在交流電網(wǎng)和交流負(fù)載上有很沒有問題利用，扶持電動(dòng)車制動(dòng)能量回收，可是此刻仍是有好多挑戰(zhàn)，咱們有運(yùn)用了雙主動(dòng)橋構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)功率密度的提高。

大伙見到這是3kW的電驅(qū)動(dòng)體系原型機(jī)，電力電子逆變器是鑲嵌到電機(jī)腔室內(nèi)，逆變器包涵3層PCB，冷卻風(fēng)扇功率3W。另有此外一種命題，便是咱們聲明經(jīng)過格外的鋁層構(gòu)造可行實(shí)現(xiàn)體系集成。這張幻燈片展現(xiàn)的是逆變器的電壓電流波形。左手邊的波形便是在設(shè)施末端運(yùn)轉(zhuǎn)的波形，看起來(lái)十分的理想，它的效能在第三年的時(shí)刻是98%，咱們也見到這種圖表所展現(xiàn)的功率密度以及其它的功能目標(biāo)，關(guān)于電動(dòng)車的利用是十分高效的，這比咱們預(yù)定的指標(biāo)提高了一倍。在三年的名目以后，咱們可行有機(jī)會(huì)得到其它的少許經(jīng)費(fèi)，咱和全個(gè)團(tuán)隊(duì)打算運(yùn)用這點(diǎn)格外的經(jīng)費(fèi)來(lái)進(jìn)一步拓展探討，便是下一代的CSI-IMD，要點(diǎn)解決熱挑戰(zhàn)。咱們把電力電子安裝到同樣電驅(qū)動(dòng)體系腔的下部，還加入了空氣冷卻體系。右手邊展現(xiàn)的是他的一種體系集成方案圖，咱們見到全部電源器件片均焊合在PCB電源板上，運(yùn)用負(fù)擔(dān)環(huán)安裝在端室鋁殼上，用熱界面資料(TIM)發(fā)展電隔離，操控器集成到CSI傳感器板，降低PCB數(shù)量。咱本人本來(lái)也擔(dān)憂過究竟能否能夠達(dá)成這種事業(yè)，可是咱的弟子他切實(shí)把全個(gè)操控器干脆安裝在統(tǒng)一塊平面板上，也防止了顯露EMI的少許難題。本來(lái)這種名目做的十分艱難，由于要實(shí)現(xiàn)冷卻的話，內(nèi)部有太多的細(xì)節(jié)，可是那時(shí)咱們用的是一種負(fù)擔(dān)和溫度同一時(shí)間測(cè)試的形式，這便是一條很干脆的思路。本來(lái)有的技藝咱們?cè)诓捎玫臅r(shí)刻無(wú)別的抉擇，除了干脆抽取熱量之外，包括把全部的熱量抽取到全個(gè)電機(jī)的外殼，咱們就做的是這樣直流的導(dǎo)出。咱們?cè)O(shè)置了有兩條冷卻渠道，采納5種不同的冷去方案對(duì)照散熱成果。TENV是采納全封閉沒有散熱構(gòu)造的方案，運(yùn)轉(zhuǎn)到3kW功率下的溫升在110℃依然在溫度節(jié)制范疇內(nèi)，這是全部方案里最差的概況，在測(cè)試中發(fā)覺還不到120度，也便是和它的極限值有50度左右的體積，可行說(shuō)這是咱們能夠達(dá)到的一種優(yōu)勢(shì)�？墒窃蹅儽緛�(lái)把實(shí)驗(yàn)做嚴(yán)刻一絲，可是你實(shí)質(zhì)在駕車進(jìn)程中是有外部氣流的映入，可行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的降溫，可是咱們?cè)谧鲈囼?yàn)的時(shí)刻想避開這一環(huán)，純粹去考量到全部的導(dǎo)熱，來(lái)瞧瞧在一種封閉的體積中究竟能夠承擔(dān)多少的熱挑戰(zhàn)。是以咱們十分高興和自豪，哪怕無(wú)外部的冷卻體系，此刻做的是個(gè)極其試驗(yàn)，可行說(shuō)是出乎咱們預(yù)想的。此外兩個(gè)體現(xiàn)最佳的方案，他從外部主動(dòng)的吸取空氣，應(yīng)用外部的空氣去發(fā)展散熱，溫升不到80℃。

這張幻燈片本來(lái)是想和大伙闡述少許要害電力電子器件的最高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，咱們?cè)跍y(cè)試時(shí)也遴選了幾個(gè)要害的器件發(fā)展觀測(cè)，在TENV和TESFC配置下的額定運(yùn)轉(zhuǎn)工況，運(yùn)用熱電偶監(jiān)測(cè)被辯別部件的外殼/外部外表溫度。它們自身也會(huì)發(fā)熱，是以結(jié)論便是哪怕是十分類似的參數(shù)的要求下，在做功的時(shí)刻這點(diǎn)零部件的溫度本來(lái)是十分均衡的，大伙可行去瞧瞧咱們的相比數(shù)據(jù)，日前逆變器可行在全封閉設(shè)置方案下全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，全部的器件全在溫度節(jié)制范疇內(nèi)。

另有哪些須要咱們做的呢。起首是須要關(guān)于寒冷環(huán)境下發(fā)展更多的探討，特別是在全個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)生命中，溫度重復(fù)耐久是更要緊的，特別是在深度集成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)體系上咱們須要保證溫度的重復(fù)，這是咱們此刻所面對(duì)的十分要緊的一種挑戰(zhàn)。除了溫度之外，另有耐波動(dòng)挑戰(zhàn)。

最終總結(jié)一下采納WBG開關(guān)的CSI為未來(lái)的IMD提供了龐大的期望，包括改進(jìn)高溫功能，CSI-IMDs幾種集成設(shè)置方案的溫升測(cè)試表達(dá)，即便是十足封閉、不空氣流通(TENV)也可行滿足器件溫度節(jié)制!咱們須要做更多的事業(yè)來(lái)解決其它各式環(huán)境挑戰(zhàn)，包括溫度重復(fù)耐久和波動(dòng)等。

咱們也期望大伙能夠參與延續(xù)的探討事業(yè)中間，咱們?cè)谕�斯康星另有全世界其它的研制中心都取得了進(jìn)展，也進(jìn)一步展現(xiàn)未來(lái)的深度集成電驅(qū)動(dòng)體系的潛力和前景是愈加光明的。

感謝大伙的關(guān)心。

  （注：本文依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記梳理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）