傳統逆變器和扁平逆變器的外觀

株式會社日立制作所（以下簡稱日立）和日立安斯泰莫株式會社（以下簡稱日立安斯泰莫）面向電動汽車（以下簡稱EV）的電力轉換器（以下簡稱逆變器），開發了兼顧節能化和小型化的扁平逆變器的基本技術。本技術通過將控制電力供給的功率半導體*1與印制配線電路板一體化集成來簡化電力配線，將功率半導體開關動作時產生的能量損失相比之前*2削減30%的同時，縮小了約50%的體積。另外，通過新的構造，省去功率半導體和電力配線的焊接工序，削減部件數量和組裝所需的工序，在包括逆變器的生產工序在內的生命周期中削減了CO2排放量。

今后，兩家公司將加速致力于本技術的實用化。日立將提供不僅面向EV，而且面向EV快速充電系統和輸電系統等廣泛用途的扁平逆變器技術，為實現碳中和社會做出貢獻。

*1相比普通半導體，可以通過或阻止更大電流的半導體。材料主要使用Si（硅），但是兼顧高性能與節能的SiC（碳化硅）正在實用化。本開發產品是應用了Si功率半導體的結構，同時也適用于SiC。

*2與本公司以往產品（100kW級別）相比。

背景

為了實現脫碳社會，汽車的電動化在全球各國急速推進。逆變器將電池的直流電轉換為交流電來控制電機的旋轉，是EV中不可缺少的部件，同時也是EV的快速充電系統、可再生能源（以下稱為再生能源）的輸電系統，在不浪費、高效利用能源方面的重要基礎部件。今后隨著EV和再生能源的擴大導入，在處理的電流日益增大的情況下，傳統結構的逆變器需要大型的控制電力供給的功率半導體和周邊部件，在能源損失增加的同時，組裝所需的工序變得更加復雜成為了課題。

開發技術的特點

日立和日立安斯泰莫一直秉承根據全球客戶的各種需求提供逆變器，這次開發了與以往完全不同構造的扁平逆變器的基本技術。特點如下：

1. 將功率半導體和逆變器電路部件一體化集成于印制配線電路板的技術

逆變器由通斷大電流的功率半導體和通電大電流的電路部件構成。功率半導體由于大電流流經會導致發熱，所以在以往的構造中，需要將功率半導體和逆變器電路部件分開組裝，然后用配線連接。因此，逆變器整體結構復雜，難以削減能量損失和實現小型化。

日立和日立安斯泰莫這次開發了一種基本技術，通過在嵌入逆變器電路部件的印制電路板上集成功率半導體，可以避免發熱問題。通過該技術，由于簡化了逆變器內部的電力配線，降低了電感*3，功率半導體開關動作時產生的能量損失比以往減少30%，并且抑制了發熱，同時成功的將逆變器的尺寸，相比于以往的逆變器縮小了約50%。

*3 左右交流電路配線中感應電壓大小的值。電感大的話，會導致浪涌電壓和能量損失的增加

2.減少部件數量和組裝所需工序的安裝技術

傳統結構的逆變器中，為了向功率半導體提供大電流，需要大量使用被稱為匯流條*4的銅板部件，這些部件的連接需要焊接作業。因此，零部件數量和組裝所需的工序很多，難以提高生產效率。本技術將功率半導體和電路部件安裝在小巧輕便的扁平印制電路板上，成功省略了匯流條。由此，大幅簡化了生產流程，削減了零件數量和組裝工序。通過本技術，可以減少生產工序中的能源消耗，為逆變器生命周期中CO2排放量的削減做出貢獻。

*4用于承載大電流的導體。

本次開發的扁平逆變器已于5月25日在橫濱國際平和會議場舉辦的“汽車工程博覽會2022”上展出。

本次開發的扁平逆變器的主要規格

關于日立集團

日立致力于發展社會創新事業，通過數據和技術實現可持續發展社會。在“數字系統&服務（Digital Systems & Services）”、“綠色能源&移動（Green Energy & Mobility）”、“產業互聯（Connective Industries）”，以及“汽車系統”共同構成的事業體系下，運用融合IT 、OT(operational technology)及產品的Lumada解決方案，解決客戶和社會的課題。以 “數字、環境、創新”為驅動力，通過與客戶協創實現成長。2021年度的合并銷售額達到102,646億日元（約5,335億元），截至2022年3月末，集團公司達854家，全球員工約37萬名。

l  數字系統&服務（Digital Systems & Services）：面向金融、政府機關、地方自治團體、通信等提供IT服務，幫助客戶開展數字化轉型（DX）。

l  綠色能源&移動（Green Energy & Mobility）：通過能源和軌道業務助力實現脫碳社會。

l  產業互聯（Connective Industries）：在產業流通、水處理、醫療健康、家電、空調系統、測量系統分析、樓宇系統等廣泛領域以數字技術推動產品互聯。

l  汽車系統：在汽車和摩托車領域提供先進的技術。

■關于日立安斯泰莫

日立安斯泰莫以動力總成和安全系統業務為主，加上底盤業務、摩托車業務、軟件業務、售后市場業務構成的戰略業務組合，致力于事業強化和技術革新。通過提供降低排放的高效內燃機和電動化技術、先進的駕駛輔助技術、先進的底盤技術等有助于提高安全性、舒適性和環保性的先進移動解決方案，在實現可持續發展社會的同時為提高顧客的企業價值做出貢獻。

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