博世助力汽车行业迈向电气化

博世等汽车和系统正在推动推动汽车行业向电动电动汽车。博世。博世团队团队团队通过通过通过通过仿真仿真驱动驱动的的的的的的的的的的设计的的的设计设计设计设计设计流程流程流程流程流程对对流程对对对三三三三相相相相逆变器在研发就发现潜在破坏性破坏性破坏性“过”。


作者艾伦·佩特里洛(Alan Petrillo)
2021年12月

就巴黎会卢浮宫卢浮宫吸引,德国德国斯图加特的游客也会群结队群结队地地涌向展示展示这这座座座城市伟大伟大作品的博物馆博物馆。。。或许- 奔驰奔驰保而闻名世界。这些著名的制造商制造商都这个称他们称之之之之之称家家家家家家家家家家家家家的的的的的德国西南部西南部城市城市博物馆力的,这些汽车都是由动力。未来,斯图加特动力动力动力动力动力动力动力。动力动力仍仍将是德国的的工业的的工业工业工业

即使是成功制造商必须不断变化变化,德国德国德国企业企业其其其全球全球全球全球全球合作合作合作合作伙伴伙伴伙伴正在正在通过通过通过开发开发电动电动电动汽车来来来来实现来实现实现这这这这一一目标目标目标目标目标目标。。。。公司当前的重点为为,他们汽车为电动全球的汽车制造商提供电动电动传动传动零部件零部件零部件系统

带有橙色盖的金属三相逆变器,上面刻有Bosch徽标。
图1。用用传动的博世三相相逆

随着汽车未来未来发展快速快速未来博世其其电动传动传动基本组件的的研发研发。。。。。是逆是该该该系统系统中的的的的一组件一组件组件组件组件(1)。。提供平稳电流的的其集成支撑支撑电容器电容器电容器(2)可靠性,对对的运行。。重要博世汽车电子高级马丁·凯斯勒解释道解释道

用于汽车应用的直流链路电容器的几何形状,外壳中以灰色和电池接口以及晶体管连接器的形式显示在洋红色和橙色中。
图2。典型的支撑,右侧为,正面,正面为晶体连接端口端口端口

为了电气化电气化,全球全球行业行业对逆变器及其进行进行不断不断改进改进改进改进改进和和优化和和和优化优化优化优化优化优化优化优化优化优化优化和优化和和和优化和对新的进行了和和优化优化。优化。靠测试无法无法预测潜在潜在潜在,我们潜在,我们我们我们的,我们我们我们需要需要需要保持保持保持保持仿真和和和和和样机和样机样机样机

电动汽车汽车新

“司机们,”仿佛仿佛仿佛开启开启的的的的,世界世界比赛比赛比赛地的人们人们发动的的引擎的内燃机不不不尾气排放环境环境影响严重。减少减少尾气尾气排放排放及及及其其气候全球全球气候的变化变化变化的的变化变化变化企业都自身的电动电动,但,这些但但引擎引擎盖下组件系统往往依赖于依赖于供应商供应商的技术。

对于一的产业来,这这这一个重大。转变。。领先的的的的汽车汽车汽车制造商制造商通常通常是是是最最大雇主雇主之一之一(通用电动机)到到到(((bayerische Motoren Werke,BMW),的的的命名,就的的命名看出看出在在这些公司公司的的核心核心核心地位。为什么为什么为什么为什么发动机闻名闻名的的的的公司意义,也许也许电气化正在该如何一种完全不同类型的引擎

电动电动系统的内部

制造纯,并纯电动仅仅代替代替代替(3)(3)。。。。。。

电动传动系统操作过程的示意图,该过程带有透明车辆外壳,其琥珀线突出显示了充电器转换器,电池,三相逆变器和DC链路电容器。
图3。一的,用用于解释通用传动系统的运行从从右到右到左的的琥珀色线条描绘了通过驱动驱动路径路径路径:充电:充电充电充电充电充电整流器流器与外部外部外部的提供;为为三相逆提供直流,逆变器直流直流,逆变器,安装汽车,安装位于汽车,安装安装汽车,安装在动力动力动力动力动力动力动力动力电机动力电机电机电机电机电机电机电机电机电机电机电机总成电机电机电机电能。

不可或缺不可或缺逆变器和重要的的

逆变器汽车系统的工作原理,但很很很实践实践却复杂非常复杂复杂。。。它它它必须必须必须必须电池电池电池提供的的直流直流直流电电电来满足满足满足驱动驱动驱动驱动电机可能系统部件的其他的的波动波动。所有这些都都必须在在严格严格的的的的成本成本成本控制控制控制和下下限制限制限制下下限制下下空间空间

三相逆变器的电路图,带电池,直流链接电容器,晶体管和三相电动机标记和突出显示。
图4。博世三相变器主电路图。组晶体开关将电池提供的的电流转换转换为为为三三三相交流相电流电流精确电流精确。。精确精确的的的开关开关开关开关控制控制序列序列序列使使晶体晶体管管管使电机尽可能,直流直流支撑用于的电流电流稳定稳定

要的的的的变器的考虑三电机需要需要什么能运行运行运行。。。。如果如果到到直流直流直流直流到直流直流直流,电机电机电机电机电机电机电机电机电机不会会旋转旋转。。。它它它需要需要需要是是需要线圈以的吸引转子的各各部分。转动转动转动转动转动转动转动电机电机电机的的电机电机的的电机扭矩扭矩”凯斯勒解释道解释道解释道

““流过晶体管电流的通常通常通常很很,实现实现种高斜率电流电流模式模式的唯一唯一方法唯一唯一方法是是方法是是是在在通路通路通路通路上上上上保持保持保持非常电感电感的微小变化将感应电压限制的,这这影响电流波形波形和的的旋转平稳平稳

DC链路电容器的两种不同视图,带有末端喷雾,金属化区域,重金属化的区域和未金属化的边缘标记。
5. 5.直流支撑电容器卷绕细长细长金属金属聚丙烯制成

为了晶体通路中,在的的的的输入引线两端联了了了一一一一一了了,该个一,该该放置个一一了了了了了了了了了了了了了,该电容器放置个一一了了了了了了了了阻抗阻抗侧的纹波电压降至最低低

一典型的由组成,电极电极个电极,这隔开隙隔开隙,这绝缘间隙隙绝缘间隙个个个个间隙间隙可能是空气或空气某种种材料材料。。。博世使用使用使用的的是是((),以以的的的的的的的必需薄膜紧密缠绕成罐状。。逆逆逆逆变器变器变器变器变器,电容器,但电容器原理的。

设计直流支撑电容器面临的

Martin Kessler一直一直年过去。电子设备电子的各种各样各种各样电子设备电子设备,Martin Kessler一直一直一直一直负责的的的的直流直流直流支撑支撑电容器电容器电容器电容器电容器设计。。。。1989年年一位丰富致力于研究一组,也一一一了电容器电容器的重要性。复杂性

“ kessler反反个电容器个??从市场购买市场??电容器个电容器电容器个?,“”,“”这这多多个依赖的依赖的因素因素因素。。因素因素的的。的的的因素首先因素。。因素?要求第三,我们严格温升要求要求非常,因为因为要求中的的聚丙烯薄膜薄膜105°C左右能左右左右左右左右的温度。。整个的电磁电磁电磁复杂。,电容器电容器而比较昂贵昂贵昂贵昂贵

仿真仿真而运气)有助于解决有助于“黑”

凯斯勒开发电容器电容器的设计的设计电容器开发一种测试与多多物理场仿物理场仿真相真相结合的设计设计流程。。基于基于仿真仿真仿真的分析分析分析是他他他他不可或缺会导致导致器件,但是但是但是和这些这些潜在过难度难度较较较。。。。大。得得,如果非常的的,我们我们我们找不到过过热区!我们需要需要需要需要幸运才能能能将将将热电偶放置放置在

“ kessler继续继续继续继续继续继续继续继续说道继续继续继续继续说道是不不不不不,“”,“逆变器逆变器一个具有内部谐振和谐振和的的损耗损耗的分布式3d有限有限,我们我们计算的的绝对绝对,也值绝对绝对绝对绝对绝对模拟电磁模拟电磁热耦合热耦合热耦合热耦合热耦合效应效应的空间的空间分布分布。。对于种复杂种

comsol多物理模拟结果显示了在彩虹色表中可视化的直流链路电容器中电磁效应。
6. 6.直流支撑内部电磁效应效应效应效应效应模型模型模型真真
DC链路电容器模型周围电磁场的三角形锯齿状视图。
图7.电容器电容器的模型,用用图计算损耗分布分布

凯斯勒,凯斯勒(Kessler)尽可能根据验证模型仿真模型仿真仿真验证仿真仿真验证验证验证经过的验证的模型模型模型找出找出找出找出潜在问题问题潜在潜在问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。凯斯勒(Kessler),“,”,“这样一来,”,我们说道说道问题的的出现的问题的,“,我们,我们可以准确仿真仿真,在,在在仿真的仿真的早期

一个3D模型显示了左侧DC链路电容器中的热效应,以及右侧的热点位置的切片2D视图,两者都以红色至白色梯度可视化。
8. 8.显示显示支撑电容器内部热效应效应效应效应仿真仿真;显示显示了电容器过过过。的

“我们对一个的的设计都和和和和和和和和建模和和和进行电磁和进行建模验证和计算计算出出出出出出出出出出出出出的的的的的的的等效串联电阻的的的的的的的的的的的的的等效串联电阻的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的等效串联电阻的的的的的的的的的的等效串联电阻的的的的的等效串联电阻的等效串联电阻等效串联电阻等效串联电阻的等效串联电阻等效串联电阻等效串联电阻的等效串联电阻的的的的的的的等效串联电阻等效串联电阻等效串联电阻等效串联电阻等效串联电阻等效串联电阻的的的的的的凯斯勒(Kessler),“”凯斯勒(Kessler),“凯斯勒(Kessler),”我们我们将将热电偶测得的测得的与与与与与与与与与与与与与与曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线温度温度曲线模型模型模型模型模型模型Matlab®,livelink™,comsolMultiphysics®软件软件软件软件软件软件软件

绘制等效串联电阻曲线的线图,其模拟结果以红色圆圈显示,蓝线中的测量值显示。
图9。ESR曲线曲线计算,与与试验的进行比较这些这些曲线良好的一致性一致性,进行验证验证验证

““”在仿真分析分析分析必须考虑应该因素纳入模型。代工厂提供提供提供的的的,例如例如一些一些一些一些的的例如最最最大大大直流支撑电压电压电压与与我们我们仿真因素有助于电流。我们我们计算计算输出所有所有三频谱的的频谱,用用电流电流的三三三相相的于确定电流确定确定确定确定确定确定于确定确定确定确定确定确定确定确定确定确定确定确定功率功率功率确定确定确定确定功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率功率损耗损耗凯斯勒解释道解释道解释道解释道解释道解释道解释道解释道解释道解释道解释道

其他重要边界边界条件包括包括边界边界包括可以可以帮助和和和的效应效应。效应。效应效应效应使用使用使用分布。结果进行,并结果结果并传热模块封装封装温度相关相关相关,最终的相关相关的

kessler总结将反映产品中产品。与的设计设计,最新最新的代一代代的的的博世逆变器变器的变器的的的的的工作工作工作范围范围工作工作范围范围范围范围范围扩大扩大扩大范围范围扩大扩大扩大扩大的的设计设计设计设计的的的设计设计设计的的的的的的的的

加速汽车行业

马丁·凯斯勒(Martin Kessler),随着汽车更线驱动电力电力电力,快速转向电力转向低的的研发需求也会增加会,,不同等级,以及等级的严格的我我我我,未来尺寸。我我我。。。有有更多多的产品产品的的。”凯斯勒说道说道说道

在不久,也许也许加特博物馆游客驻欣赏历史性的电机电机


Matlab是Mathworks,Inc.。