面向EV开发的小型节能化的扁平逆变器

株式会社日立制作所（以下简称日立）和日立安斯泰莫株式会社（以下简称日立安斯泰莫）面向电动汽车（以下简称EV）的电力转换器（以下简称逆变器），开发了兼顾节能化和小型化的扁平逆变器的基本技术。本技术通过将控制电力供给的功率半导体*1与印制配线电路板一体化集成来简化电力配线，将功率半导体开关动作时产生的能量损失相比之前*2削减30%的同时，缩小了约50%的体积。另外，通过新的构造，省去功率半导体和电力配线的焊接工序，削减部件数量和组装所需的工序，在包括逆变器的生产工序在内的生命周期中削减了CO2排放量。

今后，两家公司将加速致力于本技术的实用化。日立将提供不仅面向EV，而且面向EV快速充电系统和输电系统等广泛用途的扁平逆变器技术，为实现碳中和社会做出贡献。

*1相比普通半导体，可以通过或阻止更大电流的半导体。材料主要使用Si（硅），但是兼顾高性能与节能的SiC（碳化硅）正在实用化。本开发产品是应用了Si功率半导体的结构，同时也适用于SiC。

*2与本公司以往产品（100kW级别）相比。

背景

为了实现脱碳社会，汽车的电动化在全球各国急速推进。逆变器将电池的直流电转换为交流电来控制电机的旋转，是EV中不可缺少的部件，同时也是EV的快速充电系统、可再生能源（以下称为再生能源）的输电系统，在不浪费、高效利用能源方面的重要基础部件。今后随着EV和再生能源的扩大导入，在处理的电流日益增大的情况下，传统结构的逆变器需要大型的控制电力供给的功率半导体和周边部件，在能源损失增加的同时，组装所需的工序变得更加复杂成为了课题。

开发技术的特点

日立和日立安斯泰莫一直秉承根据全球客户的各种需求提供逆变器，这次开发了与以往完全不同构造的扁平逆变器的基本技术。特点如下：

1. 将功率半导体和逆变器电路部件一体化集成于印制配线电路板的技术

逆变器由通断大电流的功率半导体和通电大电流的电路部件构成。功率半导体由于大电流流经会导致发热，所以在以往的构造中，需要将功率半导体和逆变器电路部件分开组装，然后用配线连接。因此，逆变器整体结构复杂，难以削减能量损失和实现小型化。

日立和日立安斯泰莫这次开发了一种基本技术，通过在嵌入逆变器电路部件的印制电路板上集成功率半导体，可以避免发热问题。通过该技术，由于简化了逆变器内部的电力配线，降低了电感*3，功率半导体开关动作时产生的能量损失比以往减少30%，并且抑制了发热，同时成功的将逆变器的尺寸，相比于以往的逆变器缩小了约50%。

*3 左右交流电路配线中感应电压大小的值。电感大的话，会导致浪涌电压和能量损失的增加

2.减少部件数量和组装所需工序的安装技术

传统结构的逆变器中，为了向功率半导体提供大电流，需要大量使用被称为汇流条*4的铜板部件，这些部件的连接需要焊接作业。因此，零部件数量和组装所需的工序很多，难以提高生产效率。本技术将功率半导体和电路部件安装在小巧轻便的扁平印制电路板上，成功省略了汇流条。由此，大幅简化了生产流程，削减了零件数量和组装工序。通过本技术，可以减少生产工序中的能源消耗，为逆变器生命周期中CO2排放量的削减做出贡献。

*4用于承载大电流的导体。

本次开发的扁平逆变器已于5月25日在横滨国际平和会议场举办的“汽车工程博览会2022”上展出。

本次开发的扁平逆变器的主要规格

关于日立集团

日立致力于发展社会创新事业，通过数据和技术实现可持续发展社会。在“数字系统&服务（Digital Systems & Services）”、“绿色能源&移动（Green Energy & Mobility）”、“产业互联（Connective Industries）”，以及“汽车系统”共同构成的事业体系下，运用融合IT 、OT(operational technology)及产品的Lumada解决方案，解决客户和社会的课题。以 “数字、环境、创新”为驱动力，通过与客户协创实现成长。2021年度的合并销售额达到102,646亿日元（约5,335亿元），截至2022年3月末，集团公司达854家，全球员工约37万名。

l数字系统&服务（Digital Systems & Services）：面向金融、政府机关、地方自治团体、通信等提供IT服务，帮助客户开展数字化转型（DX）。

l绿色能源&移动（Green Energy & Mobility）：通过能源和轨道业务助力实现脱碳社会。

l产业互联（Connective Industries）：在产业流通、水处理、医疗健康、家电、空调系统、测量系统分析、楼宇系统等广泛领域以数字技术推动产品互联。

l汽车系统：在汽车和摩托车领域提供先进的技术。

■关于日立安斯泰莫

日立安斯泰莫以动力总成和安全系统业务为主，加上底盘业务、摩托车业务、软件业务、售后市场业务构成的战略业务组合，致力于事业强化和技术革新。通过提供降低排放的高效内燃机和电动化技术、先进的驾驶辅助技术、先进的底盘技术等有助于提高安全性、舒适性和环保性的先进移动解决方案，在实现可持续发展社会的同时为提高顾客的企业价值做出贡献。