法拉第未來(lái)梯度逆變器分析

法拉第未來(lái)（Faraday Future），簡(jiǎn)稱FF，對(duì)于這家企業(yè)，我們不做任何討論，單純從技術(shù)上來(lái)欣賞一下他的第一個(gè)被授予的專利。這項(xiàng)專利申請(qǐng)與2015年，2016年被授予，是法拉第未來(lái)的第一項(xiàng)專利，專利號(hào)：US 9．241，428 B1 ，專利名稱：INVERTERASSEMBLY。

圖1專利逆變器外形

圖2專利逆變器安裝方式

此款逆變器由初創(chuàng)公司內(nèi)部工程開(kāi)發(fā)，并由Electric Drive Silva Hiti高級(jí)總監(jiān)領(lǐng)導(dǎo)。逆變器被設(shè)計(jì)為小而簡(jiǎn)單。FF聲稱它的功率密度比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的逆變器高20－30％。

Silva Hiti解釋說(shuō)：“冷凝晶體管和其他復(fù)雜組件的數(shù)量可以提高逆變器的整體穩(wěn)定性和可靠性，使我們能夠用更少的材料完成更多的工作?！?/p>

官方聲明指出，F(xiàn)F團(tuán)隊(duì)設(shè)法使機(jī)械和電氣部件的數(shù)量最少，以便同時(shí)實(shí)現(xiàn)更小尺寸和更高的可靠性。他們指出，電氣元件之間的電流分配不均會(huì)導(dǎo)致較高的應(yīng)力。他們通過(guò)減少監(jiān)視和共享電流的組件來(lái)解決了這個(gè)問(wèn)題。

從專利上分析：

通過(guò)專利進(jìn)行大致的描述，從專利上看，這套控制器工藝相對(duì)復(fù)雜，使用了大量的疊層母排和多個(gè)連接器，從專利上可以看出，至少有三塊板子，控制板、驅(qū)動(dòng)板和霍爾板，放在現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜，成本稍微高，但畢竟車(chē)的價(jià)格也很高，這些成本并不占整車(chē)的價(jià)格比例過(guò)高

從結(jié)構(gòu)上分析，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，母排線采用疊層母排的形式，并有多個(gè)固定螺絲。接線端子采用比較常用的銅端子，用螺絲鎖緊的方式

圖3母排

圖4接線端子

母線電容與母線的連接比較復(fù)雜，母線電容伸出多個(gè)引腳，其中兩個(gè)引腳與母線輸入連接，另外6個(gè)引腳通過(guò)疊層母排與IGBT正負(fù)極連接。

IGBT采用兩個(gè)六合一的IGBT模塊并聯(lián)的形式，增大輸出功率。三相輸出也采用疊層母排的形式，并且使用兩個(gè)霍爾傳感器進(jìn)行電流采樣，兩個(gè)霍爾通過(guò)連接器與控制板連接。

圖5三相與霍爾

圖6 IGBT

圖7母線電容

以下內(nèi)容引用FF官網(wǎng)介紹：

為了實(shí)現(xiàn)我們關(guān)于未來(lái)交通工具的遠(yuǎn)大愿景，我們的工程師和設(shè)計(jì)師一直努力奮斗，而他們的努力成果也是多種多樣的——從構(gòu)成可調(diào)節(jié)框架“VPA 可變平臺(tái)架構(gòu)”的彈性原理，到激動(dòng)人心的FFZERO1 概念車(chē)輪廓，再到一些更細(xì)致精巧的東西……

比如說(shuō)，一個(gè)小盒子。

圖8法拉第未來(lái)逆變器

圖9逆變器內(nèi)部

我們榮幸地宣布，我們?nèi)涨绊樌@得了公司第一個(gè)美國(guó)專利（專利號(hào)9，241，428 B1），這項(xiàng)專利授予一種最先進(jìn)的逆變器，我們稱之為“Faraday Future 梯度逆變器”。

在我們電力驅(qū)動(dòng)部門(mén)高級(jí)總監(jiān) Silva Hiti 的帶領(lǐng)下，我們的工程團(tuán)隊(duì)刻苦鉆研當(dāng)前量產(chǎn)型逆變器所面對(duì)的頑固問(wèn)題。可靠性、可制造性和能量密度是他們決定翻越的三座大山，他們要從最基礎(chǔ)開(kāi)始重新設(shè)計(jì)這個(gè)裝置。

工程師們的首要目的是既要降低逆變器的機(jī)械復(fù)雜程度，又要滿足我們雄心勃勃的性能要求。

我們的工程師決定把逆變器精簡(jiǎn)到只剩下核心元件。他們放棄了采用成品零件組裝逆變器，而是選擇追求完全獨(dú)創(chuàng)的逆變器架構(gòu)——一款有著更簡(jiǎn)潔、更直接設(shè)計(jì)的全新架構(gòu)。

圖10逆變器外觀

圖11逆變器外觀

“通過(guò)縮減晶體管等復(fù)雜元件的數(shù)量，可以提高逆變器的整體穩(wěn)定性和可靠性，”Silva Hiti 解釋道，“這讓我們可以使用更少原料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)性能?！?/p>

圖12逆變器上部

工程界有句名言：系統(tǒng)內(nèi)集成的交互元件越多，就越有可能出錯(cuò)。對(duì)于逆變器而言，有可能出的錯(cuò)就是并聯(lián)元件的電流分配不均勻，從而對(duì)某些元件造成不可預(yù)見(jiàn)的壓力。最終，這種壓力可能會(huì)導(dǎo)致逆變器宕機(jī)，這種情況下車(chē)子就會(huì)突然跑不動(dòng)了。

把注意力集中在Faraday Future 梯度逆變器的核心元件設(shè)計(jì)上，就可以更方便對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，確保排除復(fù)雜的故障風(fēng)險(xiǎn)，這樣做的最終成果就是生產(chǎn)出更安全、更可靠的設(shè)備。

除此之外，生產(chǎn)費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)降低。因?yàn)殡S著元件總數(shù)的減少，需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析測(cè)試的對(duì)象也相應(yīng)減少，風(fēng)險(xiǎn)分析測(cè)試的成本就會(huì)隨之降低，而量產(chǎn)的復(fù)雜程度及其對(duì)環(huán)境的影響也會(huì)相應(yīng)降低。設(shè)備的尺寸會(huì)變得更緊湊，車(chē)內(nèi)空間進(jìn)一步擴(kuò)大，駕乘體驗(yàn)由此得到提升。

Faraday Future 梯度逆變器設(shè)計(jì)獨(dú)特，前所未有地支持超高能量密度，這就意味著一方面可以減少占用空間，另一方面能夠更高效地轉(zhuǎn)換能源。

通過(guò)精雕細(xì)琢，F(xiàn)araday Future 梯度逆變器的的能源管理能力超越了所有已知電動(dòng)汽車(chē)，而在未來(lái)幾年內(nèi)，它的性能都會(huì)領(lǐng)跑業(yè)界。

作為我們的首個(gè)專利，F(xiàn)araday Future 梯度逆變器讓我們倍感自豪。這一方面是因?yàn)樗且豁?xiàng)極為強(qiáng)大、引領(lǐng)未來(lái)的技術(shù)，另一方面，它也讓業(yè)界更廣泛地了解到了我們 Faraday Future 正在深耕的創(chuàng)新天地。事實(shí)上，過(guò)去一年間我們已經(jīng)向美國(guó)專利局提交了超過(guò)100項(xiàng)新專利申請(qǐng)。

高性能、可靠、安全、簡(jiǎn)潔是貫徹在 Faraday Future 設(shè)計(jì)理念中的宗旨。從個(gè)性化的空氣動(dòng)力學(xué)外觀設(shè)計(jì)，到全面改善的內(nèi)部元件，我們極具天賦的工程師和設(shè)計(jì)師都秉持這一宗旨，全力探索新方案，攻克長(zhǎng)期困擾業(yè)界的各種難題。

偏重發(fā)明的解決方案讓我們擁有了更強(qiáng)大的科技力，不斷推出對(duì)環(huán)境更負(fù)責(zé)的產(chǎn)品，同時(shí)提升安全性和可靠性。

創(chuàng)造力的體現(xiàn)方式多種多樣，而有時(shí)就僅僅藏身于一個(gè)看似平凡的小盒子之中。

通過(guò)駕駛我們的電動(dòng)汽車(chē)測(cè)試得出，F(xiàn)araday Future 梯度逆變器可以實(shí)現(xiàn)比友商同類產(chǎn)品高出20％到30％的能量密度，換言之，在同樣的電源荷載重量基礎(chǔ)上，我們可以額外轉(zhuǎn)換出20％到30％的動(dòng)力。