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丰田推出“易配备于小型车”的新款电力控制单元

http://cn.newmaker.com 5/22/2009 10:21:00 PM 日经BP社

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丰田汽车在电动汽车研讨会“EVS24”（2009年5月13～15日，挪威）上，就新款普锐斯配备的第3代电力控制单元（PCU）发表了演讲。与第2代产品相比，新型PCU通过把电压从500V提升至650V等方式，实现了小型化和轻量化。新型PCU“更容易配备于小型车等车辆”（丰田）。新款普锐斯于2009年5月18日发布，其混合动力系统的特点在于功率从第2代的82kW增至100kW，电机功率从50kW增至60kW，最大转数从6000rpm增加到了13000rpm。

PCU的体积和重量从第2代产品的17.7L、21kg减少到了11.2L、13.5kg。实现方式包括提高最大功率、改善包括开关器件在内的功率模块冷却结构等。最大功率为178kVA，比第2代产品高10％。这使得电机的驱动电流从230A降低到了170A。由于驱动电流较小，因此，开关器件等部分容易实现小型化。

在功率模块的改进方面，IGBT采用直接冷却结构具有重大意义。通过在通有冷却水的底板上直接安装驱动电机的开关器件IGBT，散热性得到了提高。具体方法是去除位于绝缘底板下方的铜散热片和润滑材料。安装冲孔板和冷却装置取而代之。通过这种方式，在实现小型化的同时，冷却效率提高了30％。

在IGBT方面，厚度缩小了60％，驱动面积缩小了35％。通过把平板型更改为槽栅型，能量损失降低了25％，绝缘破坏电压提高了50％。一般来说，绝缘破坏电压越高，能量损失越大。通过缩小无益于性能提高的硅晶圆区域，这一问题得到了解决。

在反应器方面，该公司对结构和制造工序进行了改进。使铁芯造成的损失比以往型号减少约40％，磁铁的磁通密度提高了约35％。实现方法是把铁芯从传统的薄铁板与绝缘板重叠的结构改为该公司称之为HDMC（high density magnetic composit）、由覆盖绝缘层的铁颗粒堆积而成的结构。通过简化制造工序，降低了制造成本。铁颗粒只需加压（第1道工序）、退火（第2道工序）2道工序即可制造完成。而传统层结构的铁颗粒需要6道工序。

另外，通过在反应器与车体之间填充硅树脂，传导至车体的振动也有所减弱。以往型号的反应器与车体相接，铁芯的振动会直接传达至车体。反应器的振动取决于驱动电流，100A时的振动大约为以往型号的1/3。

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