<p>逆变器是电动驱动系统中的核心组件。它们控制电池与电动机之间的能量流动，决定了效率和性能。在弗劳恩霍夫可靠性与微集成研究所（IZM）由 Wiljan Vermeer 领导的电力电子系统组，专注于这一关键组件。最新的项目是由日本综合企业三菱重工业（MHI）委托的，该公司拥有 300 多家子公司，主要活跃于重工业、机械和车辆工程、航空以及电子行业。在电动出行领域，位于奥斯纳布吕克的三菱重工业热运输欧洲有限公司是一个知名品牌。</p>
<p>根据弗劳恩霍夫 IZM 的说法，他们的工作在逆变器技术上取得了根本性的进展。结果是一个新型、具有成本效益的逆变器，能够在仅一升的体积内提供 500 千瓦的功率，并因其极低的电感而实现 99% 的效率。开发者表示，这得益于 ‘四个技巧’，使得逆变器具有竞争优势。</p>
<p>第一个技巧涉及每个嵌入式功率模块使用十二个 SiC 半导体。该模块在逆变器中以三重方式安装——每个相位一个。研究人员表示，这些模块通过 RC 阻尼器与直流链接电容器解耦（“以减少不必要的振荡并提高开关速度”），并配备了十二个硅碳化物开关。这些是由合作伙伴和客户 MHI 指定的 MOSFET，并直接嵌入 PCB 以节省空间。“最终结果是高度紧凑的模块，具有极小的电磁足迹。它们的有效电感仅为一个纳亨利——足够低，不会限制开关速度，并允许在 MOSFET 的极限下以每纳秒 63 伏的速度开关。更快的开关意味着更低的损耗，从而减少了对冷却的需求，” 弗劳恩霍夫 IZM 解释道。</p>
<p>第二个关键方面是挤压铝冷却器。在三个模块下方是一个平坦的铝冷却器。其低矮的设计不仅节省了大量空间，还允许从半导体到冷却液的短热路径，专家表示。内部有超过 40 个薄而略微波纹的散热片，为流动的冷却液提供了足够的接触表面进行热交换。“铝的优势在于材料成本低，并且通过挤压工艺实现高效的生产：整个散热器在一个步骤中生产，这种设计节省了空间和成本，” 团队评论道。</p>
<p>第三个创新是激光焊接作为连接技术。“母线的接触点被设计成可以直接激光焊接到电路板上。这意味着我们可以去掉那些不仅占用宝贵空间而且增加电感的螺丝，” 项目负责人 Wiljan Vermeer 解释道。两个输入母线的垂直集成也使它们能够足够接近，以至于它们的场几乎相互抵消，进一步最小化电感。</p>
<p>第四个设计技巧与直流链接电容器的技术和排列有关，这些电容器缓冲模块的功率。与 PolyCharge 公司合作，他们的 NanoLam 电容器专门为此目的进行了配置，并且 “与母线并排排列，因此尽管容量为 300 微法，但直流链接的总电感仅为两个纳亨利，” 研究团队表示。电容器的纳米技术使得功率密度非常高，但也导致了热损失的增加——这是冷却系统的另一个挑战。</p>
<p>“我们选择了铜接触以更好地散热，” Vermeer 说。“我们的系统设计使得电连接平衡了较差的热分布，均匀地在水平和垂直方向上传播热量。电容器的最高温度可承受 150 摄氏度，但我们将其限制在 130 摄氏度以确保可靠性。” 按照传统标准，这仍然是一个非常高的值。多余的热量通过短路径转移到上述铝冷却器，该冷却器也散发来自功率模块的热量，专家补充道。为此，电容器单元被放置在铝冷却器下方并集成在外壳内，进一步减少了所需空间。</p>
<p>团队深信：“凭借其创新的电力电子、 capacitors 和冷却系统的结合，逆变器将 800 伏驱动技术提升到一个新水平。” 以 500 千瓦的功率，它超越了许多当前的替代方案，达到了五倍，并且比之前的最先进技术高出两倍半。99% 的效率也设定了一个新的基准——而且生产成本相对适中。</p>
<p>Wiljan Vermeer 将在 2026 年 6 月 9 日至 11 日在纽伦堡的 PCIM Europe 上向公众展示新逆变器，地点为弗劳恩霍夫 IZM 展位（6 号展厅，440 号展位）。</p>
<p>izm.fraunhofer.de</p>

7011

<p>Fraunhofer IZM 为三菱重工业开发了一款紧凑型逆变器，能够在仅一升的体积内提供 500kW 的功率，效率高达 99%。该逆变器配备了十二个 SiC 半导体、挤压铝冷却器、激光焊接连接以及先进的直流链接电容器。这些创新显著减小了体积并提升了性能，为电动驱动系统的逆变器技术设定了新的基准</p>

<p>Inverters are central components in electric drivetrains. They control the energy flow between the battery and the motor, determining efficiency and performance. Led by Wiljan Vermeer, the Power Electronic Systems group at the Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration (IZM) has focused intensively on this key component. The latest project was commissioned by Mitsubishi Heavy Industries (MHI), a Japanese conglomerate with over 300 subsidiaries primarily active in heavy industry, mechanical and vehicle engineering, aviation, and the electronics sector. In the electromobility sector, Mitsubishi Heavy Industries Thermal Transport Europe GmbH, based in Osnabrück, is a well-known name.</p>
<div class="lb-trans"><p>逆变器是电动驱动系统中的核心组件。它们控制电池与电动机之间的能量流动，决定了效率和性能。在弗劳恩霍夫可靠性与微集成研究所（IZM）由 Wiljan Vermeer 领导的电力电子系统组，专注于这一关键组件。最新的项目是由日本综合企业三菱重工业（MHI）委托的，该公司拥有 300 多家子公司，主要活跃于重工业、机械和车辆工程、航空以及电子行业。在电动出行领域，位于奥斯纳布吕克的三菱重工业热运输欧洲有限公司是一个知名品牌。</p>
</div><p>According to Fraunhofer IZM, their work has fundamentally advanced inverter technology. The result is a novel, cost-effective inverter that delivers 500 kilowatts of power in a volume of just one litre and achieves an efficiency of 99 per cent thanks to its extremely low inductance. According to the developers, this was made possible by ‘four tricks’ which give the inverter its edge.</p>
<div class="lb-trans"><p>根据弗劳恩霍夫 IZM 的说法，他们的工作在逆变器技术上取得了根本性的进展。结果是一个新型、具有成本效益的逆变器，能够在仅一升的体积内提供 500 千瓦的功率，并因其极低的电感而实现 99% 的效率。开发者表示，这得益于 ‘四个技巧’，使得逆变器具有竞争优势。</p>
</div><p>The first trick involves twelve SiC semiconductors per embedded power module. This module is installed in the inverter in triplicate – one for each phase. The researchers state that the modules are decoupled from the DC-link capacitor by an RC damper (“to reduce unwanted oscillations and increase the switching speed”) and are equipped with twelve silicon carbide switches. These are MOSFETs specified by the partner and customer, MHI, and they are embedded right onto the PCB to save space. “The end result is highly compact modules with an extremely small electromagnetic footprint. Their effective inductance is just one nanohenry – low enough to not limit the switching speed and allow switching at the MOSFETs’ limit, with 63 volts per nanosecond. Faster switching means lower losses, which in turn reduces the need for cooling,” explained Fraunhofer IZM.</p>
<div class="lb-trans"><p>第一个技巧涉及每个嵌入式功率模块使用十二个 SiC 半导体。该模块在逆变器中以三重方式安装——每个相位一个。研究人员表示，这些模块通过 RC 阻尼器与直流链接电容器解耦（“以减少不必要的振荡并提高开关速度”），并配备了十二个硅碳化物开关。这些是由合作伙伴和客户 MHI 指定的 MOSFET，并直接嵌入 PCB 以节省空间。“最终结果是高度紧凑的模块，具有极小的电磁足迹。它们的有效电感仅为一个纳亨利——足够低，不会限制开关速度，并允许在 MOSFET 的极限下以每纳秒 63 伏的速度开关。更快的开关意味着更低的损耗，从而减少了对冷却的需求，” 弗劳恩霍夫 IZM 解释道。</p>
</div><p>The second key aspect is extruded aluminium coolers. Beneath the three modules lies a flat aluminium cooler. Its low-profile design not only saves significant space but also allows for a short thermal path from the semiconductor to the coolant, the experts say. Inside, more than 40 thin, slightly corrugated fins provide the flowing coolant with sufficient contact surface for heat exchange. “Aluminum offers the advantage of low material costs and highly cost-effective production via the extrusion process: The entire heat sink is produced in a single step, a design that saves both space and money,” the team comments.</p>
<div class="lb-trans"><p>第二个关键方面是挤压铝冷却器。在三个模块下方是一个平坦的铝冷却器。其低矮的设计不仅节省了大量空间，还允许从半导体到冷却液的短热路径，专家表示。内部有超过 40 个薄而略微波纹的散热片，为流动的冷却液提供了足够的接触表面进行热交换。“铝的优势在于材料成本低，并且通过挤压工艺实现高效的生产：整个散热器在一个步骤中生产，这种设计节省了空间和成本，” 团队评论道。</p>
</div><p>The third innovation is laser welding as a connection technique. “The contacts of the busbars were formed just so that we could laser-weld them directly onto the circuit board. That means we could get rid of screws that would not only eat up valuable space but increase inductance as well,” explains project leader Wiljan Vermeer. The vertical integration of the two input busbars also allows them to be positioned close enough to one another so that their fields nearly cancel each other out, further minimising inductance.</p>
<div class="lb-trans"><p>第三个创新是激光焊接作为连接技术。“母线的接触点被设计成可以直接激光焊接到电路板上。这意味着我们可以去掉那些不仅占用宝贵空间而且增加电感的螺丝，” 项目负责人 Wiljan Vermeer 解释道。两个输入母线的垂直集成也使它们能够足够接近，以至于它们的场几乎相互抵消，进一步最小化电感。</p>
</div><p>The fourth design trick relates to the technology and arrangement of the DC-link capacitors, which buffer the power of the modules. In collaboration with the company PolyCharge, their NanoLam capacitors were specifically configured for this purpose, and “arranged side by side with the busbars, so that the DC link reaches a total inductance of only two nanohenries despite a capacity of 300 microfarads,” according to the research team. The nanotechnology of the capacitors enables a very high power density but also results in increased thermal losses – another challenge for the cooling system.</p>
<div class="lb-trans"><p>第四个设计技巧与直流链接电容器的技术和排列有关，这些电容器缓冲模块的功率。与 PolyCharge 公司合作，他们的 NanoLam 电容器专门为此目的进行了配置，并且 “与母线并排排列，因此尽管容量为 300 微法，但直流链接的总电感仅为两个纳亨利，” 研究团队表示。电容器的纳米技术使得功率密度非常高，但也导致了热损失的增加——这是冷却系统的另一个挑战。</p>
</div><p>“We picked copper contacts for their better dissipation of the heat,” says Vermeer. “Our system was designed so that the electrical connections balance the poorer heat distribution, spreading the heat equally both horizontally and vertically. The capacitors can stand a maximum temperature of 150 degrees centigrade, but we limited them to 130 degrees in the interest of reliability.” By conventional standards, this is still a very high value. The excess heat is transferred over a short path to the aluminium cooler described above, which also dissipates the heat from the power modules, the experts add. To achieve this, the capacitor unit is positioned beneath the aluminium cooler and integrated within the housing, further reducing the required space.</p>
<div class="lb-trans"><p>“我们选择了铜接触以更好地散热，” Vermeer 说。“我们的系统设计使得电连接平衡了较差的热分布，均匀地在水平和垂直方向上传播热量。电容器的最高温度可承受 150 摄氏度，但我们将其限制在 130 摄氏度以确保可靠性。” 按照传统标准，这仍然是一个非常高的值。多余的热量通过短路径转移到上述铝冷却器，该冷却器也散发来自功率模块的热量，专家补充道。为此，电容器单元被放置在铝冷却器下方并集成在外壳内，进一步减少了所需空间。</p>
</div><p>The team is convinced: “With its combination of innovative power electronics, capacitors, and cooling systems, the inverter takes 800-volt drive technology to a new level.” With 500 kilowatts, it surpasses many current alternatives by a factor of five and the previous state-of-the-art technology by two and a half times. The efficiency of 99 per cent also sets a new benchmark – and with comparatively moderate production costs.</p>
<div class="lb-trans"><p>团队深信：“凭借其创新的电力电子、 capacitors 和冷却系统的结合，逆变器将 800 伏驱动技术提升到一个新水平。” 以 500 千瓦的功率，它超越了许多当前的替代方案，达到了五倍，并且比之前的最先进技术高出两倍半。99% 的效率也设定了一个新的基准——而且生产成本相对适中。</p>
</div><p>Wiljan Vermeer will present the new inverter to the public at PCIM Europe in Nuremberg from 9 to 11 June 2026 at the Fraunhofer IZM stand (Hall 6, Stand 440).</p>
<div class="lb-trans"><p>Wiljan Vermeer 将在 2026 年 6 月 9 日至 11 日在纽伦堡的 PCIM Europe 上向公众展示新逆变器，地点为弗劳恩霍夫 IZM 展位（6 号展厅，440 号展位）。</p>
</div><p>izm.fraunhofer.de</p>
<div class="lb-trans"><p>izm.fraunhofer.de</p>
</div>

Fraunhofer IZM 将碳化硅（SiC）逆变器提升到了一个新的性能水平