电动汽车上的逆变器详解

在电动汽车领域，逆变器是一个至关重要的部件。它承担着将电池供给的直流电（DC）转换为交流电（AC）的关键任务，而电动汽车的马达正是通过该交流电来驱动车轮的。为了提高整辆电动汽车的能源效率，必须将逆变器的能量损耗降到。以下将对电动汽车上的逆变器进行详细解读。

逆变器的基本概念

逆变器，简单来说，是将电池提供的直流电转换为交流电的装置。这主要是因为安装在电动汽车上的牵引马达大多需要交流电来驱动。通常会根据马达的输出功率（如 30kW - 400kW 等）来设定逆变器的输出功率。一般情况下，汽车上安装的逆变器数量为 1 - 2 个左右。不过，在轮毂电机式（即每个轮胎都由一个马达来驱动的方式）的电动汽车中，每个马达都需要配备一个逆变器。

马达的种类及与逆变器的关系

马达主要分为刷盘马达和无刷马达两种。刷盘马达一般面向小型设备，由于它可以用直流电压来驱动，所以控制起来相对简单。而无刷马达则更注重能源效率，适合需要进行细微转速（速度）调整的情况，常用于行车用的牵引马达等。由于无刷马达使用交流电驱动，因此将直流电转换为交流电的逆变器对于它来说是必不可少的。以下是刷盘马达和无刷马达的特点对比表：

市场和设备的发展趋势

随着电动汽车数量的不断增加，逆变器的安装数量也会相应增多。而且，随着行车性能提升的趋势，马达在不断向高输出化发展，这就要求逆变器也必须实现高输出化（高功率）。作为构成逆变器的电子零部件，今后需要具备 “高功率化”、“高耐热化”、“小型化 / 轻量化” 等功能和性能，具体要求如下：

• 高功率化：为了支持马达的高输出化，逆变器需要实现高输出化（高功率）。高功率化意味着高电压化（从现在的 400V 提升到今后的 800V 等）和大电流化，因此要求构成逆变器的半导体等元件也能支持高功率化。
• 高耐热化：随着电子零部件小型化的不断推进，单位面积所承受的热量也在增加。使零部件具有对热的耐受性，可以防止因零部件自身发热以及从周围零部件吸收热量而导致的老化。
• 小型化 / 轻量化：高功率化等因素会导致设备变得更大、更重，这将会影响电动汽车的续航距离。所以，在支持高功率化的同时，必须进行小型化和轻量化设计。

逆变器的电路构成

逆变器主要由以下电路构成：

• 噪声滤波器：其作用是抑制来自外部或者来自该电路自身产生的噪声，确保逆变器的稳定运行。
• 电压测量电路：为了能够控制转换电路，需要对电压进行测量，该电路就是实现这一功能的。
• 电压转换电路：通过 FET（场效应晶体管）等的开关操作来实现电压的转换，将直流电转换为交流电。
• 电流测量电路：同样是为了控制转换电路，需要对电流进行测量，该电路负责完成这一任务。
• 控制电路：对转换电路等进行控制，确保逆变器按照预定的参数和要求工作。
• DC/DC 转换器：为控制电路提供稳定的电源，保证控制电路的正常运行。
• 通信 IF（接口）：用于与外部的通信电路进行连接和数据交互，实现逆变器与其他系统的协同工作。