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发布时间：2026-2-12 11:08
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牵引逆变器：了解逆变器、牵引系统及X-in-1 解决方案日益流行的关键 阅读时长：4分钟 /
牵引逆变器是电动汽车的核心部件，这意味着它们是对整体效率、续航里程和性能影响最大的模块之一。 据美国能源部称，电动汽车的电驱系统是造成电动汽车最大损耗的原因之一，总计约占18%。此外，麦肯锡公司的报告指出，消费者不考虑购买电动汽车的“首要原因”包括成本、充电顾虑和里程焦虑——其中两项主要受牵引逆变器性能影响。因此，优化电驱系统是提升电动汽车竞争力最直接、最可靠的途径，这也是意法半导体近期发布牵引逆变器白皮书的原因。 为何牵引逆变器设计充满挑战？ 牵引逆变器的作用
简言之，牵引逆变器从电池获取直流电能，将其转换为适当换向的三相交流电，并输送至牵引电机，进而转化为动能。因此，牵引逆变器还负责调制发送至电机的交流电，以调节扭矩与转速等参数。同样，将机械能转化为直流电以回充电池的再生制动功能，也依赖于牵引逆变器。由此可见，驾驶员所青睐的电动汽车响应性，以及某些驾驶功能对整体续航的提升，都取决于牵引逆变器等部件的性能。 牵引与逆变背后的挑战
DC-DC转换器 虽然大多数两驱车辆配备一至两个逆变器，但全轮驱动车型可能每个牵引电机对应一个逆变器，每个车轮独立配置一个牵引电机。具体架构取决于汽车制造商对整车性能的目标设定。由此可见，工程师在设计牵引逆变器时需应对诸多挑战：不仅需实现电能转换，还需检测相电流、监控电机位置，甚至管理控制回路。当多数工程师聚焦于“逆变”功能时，“牵引”应用却带来一系列独特挑战，例如转子位置的精确测定——若未能实现，整个牵引逆变器系统将严重损失能效。 此外，随着电动汽车日益普及高功率直流充电，直流母线电压随之升高，这就要求牵引逆变器在支持牵引电机获取更高功率的同时，必须主动优化以降低损耗。这一现象充分展现了现代汽车模块间的高度耦合性：车辆任一环节的改动，往往会对其他系统与模块产生连锁影响。正如白皮书所示（见表3），“电机功率、电池容量与直流母线电压之间存在强相关性”。简而言之，工程师不能孤立地设计牵引逆变器，而必须采用系统级视角，否则可能因局部与整体不匹配而严重制约整车性能。 如何寻找解决方案并设计卓越的牵引逆变器？ 选择合适的栅极驱动器 为应对这些挑战，本白皮书提供了工程师可融入设计的关键理念与解决方案。例如，白皮书探讨了如何运用栅极驱动器与功率晶体管，实现对定子绕组电流的调制。设计团队常将这些器件视为通用元件，从而忽略了其对牵引逆变器性能的关键影响。然而，晶体管与栅极驱动器之间的不匹配将导致损耗显著增加等问题。 正因如此，采用具备电气隔离特性的驱动器（例如，为IGBT与碳化硅MOSFET设计的STGAP4S），能够带来显著的性能提升。意法半导体还提供了评估板EVALSTGAP4S，可大幅加速概念验证的开发进程。 寻找合适的微控制器
另一项挑战在于实现对牵引电机的高精度与速度控制，从而提升电动汽车的整体性能。这项能力直接依赖于微控制器——其不仅需承载PWM定时器，还需集成负责磁场定向控制等复杂算法的运算逻辑。如果选用的器件性能不足，不仅会限制系统表现，还可能引发难以修复的关键问题——除非该平台具备无线更新、最高等级功能安全等特性。 为此，意法半导体已推出专为电动汽车应用定制的微控制器系列，例如全新Stellar E 系列以及SR5E1-EVBE5000P等评估板。 顺应X-in-1 集成趋势 白皮书中还包含众多解决方案、实用技巧与专家建议。凭借意法半导体独特且覆盖广泛的产品组合——这些器件能直接提升牵引逆变器性能——本文也帮助工程师预见行业新趋势：X-in-1 集成。当前，越来越多制造商正推出集成车载充电器、DC-DC转换器及牵引逆变器的系统方案。由于这些系统相互影响，集成化设计有助于实现更具意义与针对性的整体方案。 然而，这也意味着工程师需拓宽技术视野，并依托涵盖更广器件类型的产品组合。 |
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