一文解析E-tron和Taycan的逆变器设计

周末我想聊一下E-tron和Taycan的逆变器设计，在这里和我们认知差异的地方有几个点：

1）E-tron和Taycan采用的相似的逆变器设计，这个出自日立的设计，前后桥和两台车（400V和800V）里面都有很大的相似性

2）400V和800V的主要差异，主要是对于IGBT功率模块的修改（IGBT芯片的耐压从700V扩大至1,200V以外），其他平滑电容器、电机控制器主板、电流传感器等主要零部件作为标准零部件开发 这个事情还是挺意外的，我想从逆变器的开始来讲这个事情。 备注：主要的信息来源是日本汽车工程师学会上“车载逆变器的高电压及大功率密度技术”，的讲演，Marklines上有关于这些内容的专题内容

E-tron和Taycan的逆变器相似的地方

我们先列一下相似的地方：

1）这两个逆变器都是由日立帮助奥迪和保时捷的工程师进行开发的

2）都采用兼容的方式来做的，如下所示，Etron是通过集成安装的布置，Taycan是通过桥接器进行安装，这样同样的部件进行组合就可以得到不同的驱动桥

图2 E-tron 和Taycan的前后桥逆变器

E-tron和Taycan的逆变器有差异的地方

1）参数和使用

E-tron的逆变器的电压覆盖范围为150V-460V，10 秒持续的最大电流为 530A，持续电流最大为 260A，功率密度为30kVA/L，内部采用了三个IGBT模块（power modules）。

Taycan的逆变器的电压覆盖范围为450V-850V，分两种不同的类型 逆变器300 具有3个新型IGBT功率模块，最大相电流2秒额定为335A，持续工作电流为190A，功率密度为62.3kVA/L。 逆变器600在功率单元上采用并联2个IGBT功率模块的方式来解决（一共搭了6个），最大相电流2秒额定为670A，持续工作电流为380A，均是前者的2倍，输出功率密度为94.3kVA/L。

图3 逆变器的参数

如下图所示，三种逆变器的重量分别为8kg、7.4kg和10.5kg。

图4 Taycan的两个不同的型号

从原理图里面，在滤波设计，被动放电电阻方面还有差异，E-tron只有一个主动放电的回路，Taycan还加入了一个被动放电。从放大电流的角度，Taycan可以做一个并联的考虑。

图5 逆变器原理图

在整体内部的布置方面，由于在相似的体积下，Taycan需要提供6个IGBT的空间，所以两者在IGBT 驱动板和控制板，IGBT的布置方向（E-tron是躺着、Taycan是立着），Busbar设计都有很大的区别。Taycan在功率模块开口处的AC/DC端子、信号端子以及直流端子，采用了2个正极、2个负极交互配置的结构，通过抵消由于反向瞬态电流引起的磁通，以降低寄生电感。

图6 两个逆变器的布置差异

小结：保时捷确实用了SiC器件，但是部件主要用于充电部分，有详细信息我们后续也可以仔细关注下，我个人感觉Taycan很多地方是在开发中有的技术为了量产做了妥协，是性能优先为目标。