【电动汽车资源网特约作者 张杰夫】摘要：深圳市依思普林科技有限公司通过对新能源电动车领域及传统燃油汽车领域进行长期的调查研究，为提升相关领域关键零部件的性能及可靠性，而独家研制的压接式功率模块，基于新能源电动汽车电机控制器领域、DCDC降压系统领域、BSG（Belt Driven Starter Generator）系统领域设计，采用了新型的设计理念，具备高集成度、体积小、重量轻、高可靠性等优势。

关键词：电动汽车；电机控制器；压接式功率模块

根据国家邮政局发布的数据显示，2014年，我国快递业务量达140亿件，跃居世界第一，同比增长52%；根据预测，2015年，我国的快递业务量将完成196亿件，同比增长约40%，可见城市物流的需求愈发旺盛。在如今社会讲究低碳、环保的大背景下，零排放的纯电动物流车迎来了新的发展机遇。早在2014年初，深圳市依思普林科技有限公司已经着手开发了一系列物流车电机控制器及其核心器件功率逆变模块，我们确信新能源物流车必将成为各大车企争夺的下一个战场。

深圳市依思普林科技有限公司物流车电机控制系统采用自主设计开发的650V/400—600A、1200V/200—300A压接式IGBT模块，高集成度、体积小、重量轻，具有汽车级高可靠性。系统集成整车控制功能，可根据整车不同工况行驶要求，对电机实现高效平稳控制。

 一、电动物流车电机控制器

图1 电动物流车电机控制器外形图

电机控制器性能优势：

² 一体化压铸铝箱体，防护等级IP67；

² 高速电机设计、电机体积小、质量轻；

² 寿命可达10年；

² 采用薄膜电容，可靠性高；

² 采用汽车级器件、工作温度-40℃—125℃；

² 具有过流、欠压、过压、过温等完善保护功能；

² 电机控制器体积小，质量轻、功率密度可达12KW/L、16KW/KG；

² 电机控制器采用自主设计开发650V/400—600A、1200V/200—300A压接式汽车级IPM模块；

² 同一电机控制器箱体可以兼容100KW以下所有平台，自主设计，灵活度强（不仅限于以下型号）：

表1 同一电机控制器箱体封装可以兼容100KW以下所有平台

二、依思普林压接式功率模块

2.1 模块主要功能、外观结构及电路拓扑图

电机控制器系统是新能源汽车的核心部件（电池、电机、电控）之一，而功率逆变模块作为核心部件中的核心，决定了电机控制器及整车的主要性能参数指标。电动汽车DCDC降压系统及轻度混动BSG系统中，功率逆变模块也是系统电源逆变的枢纽器件。

图2 依思普林压接式功率模块外形图

图3 依思普林压接式功率模块尺寸图

(a)半桥IGBT模块电路拓扑图              （b）半桥MOSFET模块电路拓扑图

2.2依思普林压接式功率模块最基本参数及创新点

表2 650V/400A IGBT模块基本性能参数

依思普林压接式两单元汽车级功率逆变模块，可制作成650V/400A-600A 、

1200V/200-300A IGBT功率逆变模块，是世界最前沿的功率逆变模块封装设计之一，采用了高效的散热设计方式、独特的设计理念、汽车等级IGBT芯片，其创新点如下：

1）软压接式设计

图4 模块缓冲设计示意图

依思普林压接式功率逆变模块采用的是软压接设计方案，在模块的直接压接处加入了两层缓冲设计，如图3：

传统压接模块中，DBC是直接受力于外壳，是硬性压接。DBC本质是陶瓷覆铜技术，其中间的陶瓷层比较脆，而且本身也比较薄（0.38mm或者0.63mm），在安装过程中，一旦安装扭力未能控制，DBC基板可能在安装过程中碎裂。

依思普林研发的压接式功率逆变模块，在放置DBC的安装框内加了缓冲线圈槽，且安装框深度大于DBC厚度，使DBC在未放置缓冲线圈时可以完全陷入安装框内，缓冲线圈直径大于安装框与DBC的厚度差，因此，在安装模块的时候，无论使用多大的安装力，DBC所受压力只是缓冲线圈的弹性形变力，有效的控制了DBC所受压力，避免DBC压裂的风险。

2）无铜基板直接压接设计

新能源汽车电动车所需功率大，同时产生的热损耗也较大，这给功率模块的散热提出了新的挑战，若采用传统的功率模块，如图5-a所示，由于热阻较大，为了保证散热的良好，必须增大散热面积或者增加功率芯片面积，这必将导致应用系统体积的增加和成本的提高。

(a)传统功率模块结构              (b) 依思普林压接式功率模块结构

图5功率模块结构图

依思普林压接模块采用创新设计，以紧凑型设计理念，优化了模块导热阶层，取消了铜基板导热层，将DBC基板直接安装到散热器上，如图5-b所示。在模块散热堆栈结构中直接去除了一层焊锡（solder）及铜基板（Cu base plate），直接有效的降低了模块热阻。

依思普林压接式模块不仅打破了车用IGBT模块国外垄断的技术壁垒，实现了车用IGBT模块国产化进程，更是在原有的技术基础是进行了突破，提供了更高性价比的技术方案，使依思普林电机控制器在同行业对比中，体积更小、功率密度更大、温升更低、过流能力更强，达到国际先进水平。

三、依思普林电机控制器应用测试

依思普林物流车电机控制器基于自主研发的压接式功率模块，系统集成整车控制功能，可根据整车不同工况的行驶要求，对电机实现高效平稳控制，下表为部分物流车电机控制器实测参数：

表3 实测控制器参数表

1、测试设备：德国AVL测功机（Schneider Electric Power Drives）

图6 水冷控制器实测图

2、测试数据(提供型号EMC30-336W(P/I)的测试数据)：

图7 控制器测试数据图

测试过程中得出：

电机转速500RPM,输出扭矩1076.3Nm，输出功率54.07KW；

控制器直流输入电压329.2V，输入电流192A,输入功率63.3KW；

单相交流输出216V，输出电流305A。

根据测试数据进行仿真：

图8 功率模块热仿真图

通过对比仿真，传统IGBT模块不仅结构复杂，加工困难，而且成本高，散热效果差；而依思普林压接式IGBT模块结构简单，加工容易且性价比高。 

控制器中总功耗3000W，每个模块1000W功耗，单颗IGBT芯片功耗175W，入水温度30℃。通过仿真可知：传统模块芯片最大结温142℃，依思普林压接模块芯片最大结温133℃，散热性能优于传统模块。 

通过电机台架实际验证以及数据仿真，依思普林控制器达到测试目标参数。

  四、总结与展望

2015年10月22日召开的全国节能与新能源汽车产业发展推进工作座谈会上，国务院总理李克强作出重要批示：扩大先进适用的节能与新能源汽车的市场应用，走出一条健康可持续的产业发展新路。毋庸置疑，2015年是新能源汽车市场的春天，同时，我们也坚信，新能源物流车领域将迎来春天里的春天，依思普林敢于探索蓝海、把握机遇，并具备最顶尖的研发团队及生产能力，目前已为多家整车厂或电机厂批量提供产品，获得了良好的市场反馈，我们也在此诚邀更多的合作伙伴，一起实现共赢。