전문가 인사이트: 전기 제어 인버터 브릭 기술 개발 계획 [전기 구동 시스템 컨퍼런스]

6월 21일, 에서, 주이 파워트레인 시스템 유한공사의 구동 모듈 전문가 중징원이 "전기 제어 인버터 브릭의 기술 개발 계획"이라는 주제로 통찰을 공유했습니다.

I. 인버터 브릭 기획

II. 인버터 브릭 Gen1 전시

인버터 브릭 Gen1 전시 (저전력 세그먼트 TPAK)

또한 인버터 브릭 Gen1 전시 (중전력 세그먼트 TPAK 병렬), 인버터 브릭 Gen1 전시 (고전력 세그먼트 HPD), 그리고 인버터 브릭 Gen1 전시 (듀얼 전기 제어)와 같은 내용도 분석했습니다.

III. 인버터 브릭 Gen2 전시

인버터 브릭 - Gen2 수요 분석

Gen2 인버터 브릭 성능 향상 요구사항:

• 낮은 누설 인덕턴스로 스위칭 손실 감소 및 SIC 애플리케이션 대응;

• 높은 호환성을 갖춘 플랫폼 기반 설계 (전압 플랫폼, SIC & IGBT);

• 접합부 온도 모니터링의 정확도 및 효율성 향상;

• SIC 애플리케이션에 대응하는 신속한 과전류 보호;

• 효율적인 열 방출 및 높은 전력 밀도;

• 파워 모듈 접합부의 내열성 강화;

• 비용 최적화.

인버터 브릭 - Gen2

중전력 플랫폼 인버터 브릭 (<150kW):

• 400V 및 800V 플랫폼 호환;

• IGBT 및 SIC 파워 모듈 호환.

고전력 플랫폼 인버터 브릭 (<250kW)

• 400V 및 800V 플랫폼 호환;

• IGBT 및 SIC 파워 모듈 호환.

인버터 브릭 Gen2 - 낮은 누설 설계 및 통합 커패시터 포팅

낮은 누설 설계: DC-링크 커패시터의 버스바 및 코어 설계 최적화, 누설 인덕턴스 <2nH로 제어; 파워 모듈 단자 연결에 레이저 용접 공정 적용, 전체 누설 인덕턴스 <5nH로 제어.

통합 커패시터 포팅: DC-Link 커패시터와 하우징 수로를 일체형으로 포팅하여 비용을 효과적으로 절감하고, 크기를 최소화하며, 코어 방열 성능을 향상시킵니다.

• Gen2 인버터 브릭 시스템의 스트레이 인덕턴스를 8nH까지 절감할 수 있으며, Gen1 대비 75% 감소합니다； 동일한 전압 임계 피크 조건에서 스위칭 손실이 70% 절감되어, SIC 모듈의 효율과 출력 용량을 크게 향상시킵니다.

인버터 브릭 Gen2 – 전력 모듈

통합 코어리스 전류 감지: 3상 전류 샘플링에 코어리스 감지 방식이 사용되어, 기존 코어를 제거하고 센서 비용을 효과적으로 절감합니다； 코어 크기 축소와 3상 구리 버스바의 레이저 용접 적용은 3상 단자 치수를 효과적으로 단축할 수 있습니다.

호환성: IGBT와 SIC 패키지 호환； 800V 및 400V 플랫폼 패키지 호환。

고출력 플랫폼 – HPD G3: 470V@≥560Arms； 900V@≥460Arms； Tjmax 185°C@SIC。

중출력 플랫폼 – HPD SMALL: 470V@≥560Arms； 900V@≥320Arms； Tjmax 185°C@SIC。

온칩 온도 감지 지원: 온칩 온도 감지 기능을 지원하여, 신속하고 직접적이며 효과적인 접합 온도 모니터링 및 보호 실행이 가능합니다。

온칩 과전류 감지 지원: SIC 모듈은 단락 내구성이 약하므로, 온칩 과전류 감지를 지원하여 과전류 및 단락 상태에 대한 신속한 보호가 가능합니다。

인버터 브릭 Gen3 전시 (PCB 임베디드 패키징 기술)

기술 솔루션 소개:

임베디드 모듈의 스트레이 인덕턴스는 약 3nH, 임베디드 시스템의 스트레이 인덕턴스는 약 6-8nH； HPD 패키지의 스트레이 인덕턴스는 약 8-10nH； HPD 시스템의 스트레이 인덕턴스는 약 25nH-30nH입니다。

동적 손실은 HPD 시스템 대비 약 50% 절감되며, 동일 칩 면적에서 전류 출력이 20% 증가합니다。

총 모듈 비용: 임베디드 패키징으로 비용을 약 10-20% 절감할 수 있으며, 주로 칩 면적 절약에 기인합니다。(전제조건: PCB 임베딩 공정 수율이 기존 PCB 대량생산 수율 수준에 도달할 것.)

전자제어 시스템 비용: 전력 밀도와 집적도가 향상됨에 따라 전자제어 시스템 비용을 더욱 절감할 수 있는 기회가 있다.

인버터 브릭 3세대 디스플레이 (PCB 임베디드 패키징 기술)

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