西門子與合作伙伴聯(lián)合開發(fā)出一種全新的陶瓷印制電路板，可以為變流器安裝更加小巧、可靠的電子元件。

這項新技術提高了電路板的抗電磁干擾能力，并為變流器直接集成到驅動系統(tǒng)中創(chuàng)造了機會，節(jié)省了空間。該名為KAIROS（“面向強健的信號和功率電子器件的陶瓷結構與集成技術”的德語首字母縮寫）的研究項目的側重點是電動汽車，但所有工業(yè)用電力驅動設備——譬如，生產(chǎn)線——均可從中受益。

研發(fā)項目專注于將變流器控制和功率電子元件集成到一個單元中。合作伙伴利用特殊水冷陶瓷電路板和抗電涌耦合電路，實現(xiàn)了這一點。這項工作得到了德國聯(lián)邦教育與研究部 “STROM”計劃的支持。

縮短布線，最大限度地減小電磁場效應對功率電子器件的影響

變流器為電機提供實現(xiàn)特定功率負載所需的準確交流電量。變流器中的功率電子器件以極快的速度切換很大的電流。由此形成的電磁場會造成影響，譬如，干擾周圍的電氣布線。此外，這會影響變流器控制電子裝置與功率電子器件之間的連接線。因此，必須妥當保護線路，防止干擾。KAIROS項目研究人員最大限度地縮短了控制電子裝置與功率電子器件之間的線路長度，以便降低電磁場產(chǎn)生的影響。

特殊陶瓷電路板打造具有良好熱穩(wěn)定性的緊湊結構

通常，控制電子單元安裝在常規(guī)塑料板上，而進行大電流切換的功率電子器件，則需要陶瓷電路板。西門子的全球研發(fā)機構——西門子中央研究院的研究人員開發(fā)出特殊陶瓷電路板，可將控制單元直接安裝到功率電子器件電路板上。這能實現(xiàn)更加緊湊的整體結構，但這也這意味著，所產(chǎn)生的熱量也釋放到更小的區(qū)域內(nèi)。為此，項目合作伙伴也開發(fā)出適用于功率電子器件電路板的特殊水冷系統(tǒng)。比之以往的裝置，新的解決方案緊湊得多，并且具有更加出色的熱穩(wěn)定性，因而可以直接集成到驅動系統(tǒng)中。

該解決方案中，在400伏車載電池與工作電壓15伏的控制電子裝置之間實現(xiàn)電氣隔離，是一個尤為艱巨的挑戰(zhàn)。鑒于可用空間有限，需要緊湊型解決方案，以防止高壓電閃燃到控制電子裝置上。西門子研究人員通過使用特殊變壓器，實現(xiàn)了這種隔離。項目合作伙伴還開發(fā)出一個專用芯片組（ASIC），以實現(xiàn)將功率電子器件開關過程所需負載轉移回電池。這進一步提高了變流器能效。