导语：2025年4月16日，Fraunhofer联合保时捷、博世开发了一款名为Dauerpowe逆变器，旨在突破传统逆变器性能极限。简单概括这套系统的主要技术特征是：48颗MOSFET + 嵌入式 PCB 封装技术+ 720 kW + 900Arms + 200kVA/L + 98.7%。今天，我们就一起来看看：Dauerpowe牵引逆变器长什么样子？述技术和指标背后的秘密又是怎样的？
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1. Dauerpower逆变器 · 诞生的故事
2. Dauerpower逆变器 · 关键系统指标
3. Dauerpower逆变器的秘密
3.1 48颗SiC MOSFET的故事
3.2 嵌入式PCB封装的故事(知识星球发布)
3.3 双金属复合散热体系的故事(知识星球发布)
3.4 创新流体动力学的故事(知识星球发布)
3.5 超高密度直流母线电容的故事(知识星球发布)
3.6 故障容错型架构设计的故事(知识星球发布)
4. 总结 (知识星球发布)
01
Dauerpower逆变器 · 诞生的故事
在电动汽车领域，驱动系统的性能瓶颈长期掣肘着行业发展。作为核心部件的逆变器，承担着将电池直流电转换为交流电以驱动电机的关键任务，其热负荷与功率损耗问题尤为突出,，一直是业内寻求突破的关键！
2021年，德国Fraunhofer联合保时捷、博世启动了一项颠覆性项目——Dauerpower逆变器研发计划，旨在突破传统逆变器性能极限。该项目获得德国联邦经济部120万欧元资助，历时三年攻关，于2024年4月18日正式发布成果。
图片来源：Fraunhofer
研发团队直面两大核心挑战：功率密度提升与热管理优化。具体而言：旨在开发一款能在较低工作温度下高效运行的逆变器，通过优化冷却管理系统，降低功率损耗，提高驱动系统的整体性能，延长满负荷运行时间，同时减少半导体材料的使用量，进而降低电动汽车的转型成本。
考虑到传统逆变器因硅基IGBT材料限制，需依赖笨重的散热系统，且高温下性能衰减严重。Dauerpower项目通过三大策略实现突破：
材料变更：采用SiC替代硅基半导体
架构重构：设计嵌入式模块化封装
工艺创新：结合3D打印与仿生流体力学
简单来概括下，保时捷、博士、Fraunhofer实现了1+1+1>3。具体而言就是：保时捷提供整车性能需求与测试平台，博世贡献汽车电子集成经验，Fraunhofer IZM则主导电力电子技术创新（芯片嵌入式PCB技术）。这种跨学科合作汇聚了材料科学、热力学与汽车工程的顶尖智慧，最终打造出峰值功率720kW、900Arms出流能力、功率密度200kVA/L的划时代产品。
从系统视角来看，Dauerpower逆变器的实测性能表现卓越，主要有下面几点
动力性：持续输出达到600kW/815马力，这一数据相当于1.5台重卡柴油机的持续功率，能够为电动汽车提供源源不断的强劲动力。峰值输出更是高达720kW/979马力，并能维持30秒，满足了车辆在加速、爬坡等极端工况下的高功率需求。
效率：全工况效率达到了98.7%的峰值效率，在城市工况下损耗降低了28%，这一数据意味着在车辆行驶过程中，能量的损耗大幅降低，能够更有效地将电能转化为机械能，从而显著提高了车辆的能源利用效率，延长了车辆的续航里程。
功率密度：200kVA/L，超越同级产品35%，具有领先优势，使得逆变器在更小的体积内能够实现更大的功率输出，为电动汽车的设计提供了更大的灵活性。
电压兼容性：该平台已通过保时捷高压平台验证，支持400V/800V全域电压平台，具有良好的通用性和兼容性，能够适应不同类型电动汽车的需求。
可靠性：生命周期测试显示，10年等效循环后功率衰减小于2%，MTBF（平均故障间隔）延长至5万小时，总生产成本较传统方案降低19%
图片来源：SysPro系统工程智库
总结下，这些优势使得Dauerpower逆变器在产业化应用中具有巨大的价值，能够为电动汽车制造商降低成本、提高产品质量和竞争力，推动电动汽车产业的快速发展。
Dauerpower逆变器，采用了48颗SiC MOSFET构成12组半桥模块，相比传统硅基IGBT带来了显著的性能优化，意味着在相同面积的半导体中获得了更高的耐温性、更低的半导体容量和更低的导通电阻。促使电动汽车运行过程中，能量的损耗更低，能够更有效地将电能转化为机械能，从而提高车辆的续航里程。
耐温能力，突破了200℃的阈值，结温波动范围缩减了50%，这使得逆变器在高温环境下也能稳定可靠地工作，增强了系统的适应性和稳定性。
正如我们在02中所述：Dauerpower逆变器的峰值效率高达98.7%，并且能够实现近600kW（835V / 720Arms）的连续输出和720千瓦（800V / 900Arms）的峰值输。上述的这些突破性的性能实现，保时捷除了在功率模组上做出了差异化，还有哪些与众不同的特征呢？我们接着往下看。
如下图所示，在封装工艺上，Dauerpower逆变器，采用了创新性的芯片内嵌式封装技术
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图片来源：Fraunhofer
除了上述在散热基板上做工作外，这套方案还采用了并联式冷却流道布局...
Dauerpower逆变器，采用了PolyCharge NanoLam技术薄膜电容...
Dauerpower平台方案具有诸多显著特点。它采用了先进的SiC MOSFET技术，大幅提升了逆变器的性能和效率；创新的嵌入式PCB封装工艺，降低了杂散电感，提高了电流传输效率；双金属复合散热体系和创新流体动力学设计，确保了逆变器的高效散热和稳定运行；超高密度直流母线电容提高了能量密度，减小了占用空间；故障容错型架构设计增强了系统的安全性和可靠性。
其实，解读Dauerpower平台，我们可以发现电动汽车驱动系统中的关键问题：功率密度提升、散热难题、可靠性保障等。通过提高功率密度，使得电动汽车能够在更小的体积内实现更大的动力输出；高效的散热系统保证了逆变器在高温环境下的稳定运行；故障容错型架构设计降低了系统故障的风险，提高了电动汽车的安全性和可靠性。
这次分析也给我们带来了一些设计思路，例如：
要注重材料革新和系统架构重构，通过采用先进的半导体材料和创新的封装工艺，提高逆变器的性能和效率
要重视散热设计和系统可靠性设计，确保逆变器在各种工况下都能稳定运行
跨学科的协同合作也是推动技术创新的关键，通过不同领域专业智慧的融合，能够开发出更加先进、高效的电动汽车驱动系统
感谢你的阅读，希望有所帮助！
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2025年6月21日
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