毫無(wú)疑問(wèn)，在公共交通汽車(chē)中引入電氣牽引驅(qū)動(dòng)會(huì)在能效、污染環(huán)境和運(yùn)營(yíng)成本方面帶來(lái)顯著的改善。然而，當(dāng)試圖滿足電力電子器件變流需求時(shí)，相關(guān)的環(huán)境條件帶來(lái)了挑戰(zhàn)。舉個(gè)例子，一輛公共交通汽車(chē)可能需要在十多年的使用年限中累計(jì)工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)50000小時(shí)。交流電機(jī)/發(fā)電機(jī)通常容易滿足車(chē)輛的使用壽命要求，而電池及電力電子器件則會(huì)面對(duì)器件疲勞問(wèn)題。
由于來(lái)自汽車(chē)行業(yè)的關(guān)注，增加電池充/放電周期數(shù)這一眾所周知的挑戰(zhàn)目前正面臨著顯著的進(jìn)步。電力電子器件設(shè)計(jì)的目標(biāo)通常是實(shí)現(xiàn)免維護(hù)產(chǎn)品，在車(chē)輛使用年限到達(dá)之前不失效。當(dāng)使用壽命需求提升時(shí)，這個(gè)任務(wù)變得更有挑戰(zhàn)性。但最重要的挑戰(zhàn)是適當(dāng)?shù)睾w所有的運(yùn)行條件公差范圍，如，冷卻液流速和溫度、環(huán)境溫度、電池電壓范圍，單驅(qū)動(dòng)行為、交通和行車(chē)路線。功率半導(dǎo)體疲勞效應(yīng)的控制參數(shù)是溫度負(fù)載循環(huán)數(shù)量以及每個(gè)負(fù)載周期的單個(gè)結(jié)溫上升。
賽米控現(xiàn)成的電力電子產(chǎn)品SKAI2HV（圖1），利用已實(shí)現(xiàn)的QUASAR控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)視單個(gè)功率半導(dǎo)體的結(jié)溫。因此，有可能對(duì)疲勞參數(shù)“結(jié)溫升高”采取適當(dāng)?shù)挠绊懀幚硭芯哂刑魬?zhàn)性的運(yùn)行條件。根據(jù)軟件參數(shù)，可以通過(guò)實(shí)時(shí)降低瞬時(shí)功率損耗來(lái)限制結(jié)溫。從原理上，可通過(guò)減少實(shí)際輸出電流或降低開(kāi)關(guān)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣一來(lái)，公共汽車(chē)的實(shí)際驅(qū)動(dòng)性能可能會(huì)略有降低，但永遠(yuǎn)不會(huì)停止運(yùn)行。通過(guò)智能控制軟件，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)性能持久可靠，并能保持設(shè)計(jì)壽命。
通過(guò)對(duì)任務(wù)特性進(jìn)行分析而實(shí)現(xiàn)最佳的軟件配置，即公共汽車(chē)每日行駛路線所面對(duì)的典型周期負(fù)載。如圖2中的例子所示，左圖是負(fù)載循環(huán)需求示例，即隨時(shí)間變化的扭矩和速度需求。右圖給出了應(yīng)用的功率半導(dǎo)體器件對(duì)應(yīng)的溫度循環(huán)。這可通過(guò)將典型環(huán)境應(yīng)用條件考慮在內(nèi)而計(jì)算得到，如冷卻液溫度、冷卻液流量和環(huán)境溫度，從而計(jì)算出使用壽命。現(xiàn)在，結(jié)溫步長(zhǎng)的限制可被參數(shù)化。因此，在更差的條件下公共汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)如負(fù)載曲線所示的那樣才進(jìn)行降額，但仍會(huì)運(yùn)行而不影響使用壽命。這顯著提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的魯棒性。
圖1：SKAI2HV 三相逆變器
圖2：示例扭矩/轉(zhuǎn)速曲線和所產(chǎn)生的功率半導(dǎo)體器件的結(jié)溫
圖2：示例扭矩/轉(zhuǎn)速曲線和所產(chǎn)生的功率半導(dǎo)體器件的結(jié)溫
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