科创中国

行业领域

新能源及节能技术

需求背景

随着科技水平迅速提高和不断更新,特种车辆的大功率负载、用电设备不断出现且大量增多,若仍然使用常规供电方式和配电方式,会出现车辆供电不足、驾驶舱十分拥挤等诸多问题,会增加特种车辆在执行任务的危险性。同时，特种车辆供配电系统中新的电压等级、电压种类以及用电设备的增加，使得特种车辆供配电系统复杂程度增加，进而使得供配电系统控制的复杂度增加、可靠性降低、故障率升高。直流电源系统作为特种车辆供配电系统的重要部分，对供电电源和用电设备进行智能化管理和控制，高压、大功率成为车载直流电源系统的发展趋势。

宽禁带半导体材料极大提高了功率器件的工作频率和电流密度，宽禁带半导体功率器件成为了市场热点，推进了开关电源小型化的进程，项目组拟将其应用于车载直流电源系统，但开关频率的提高会产生大量的EMI噪声，干扰甚至毁坏直流电源系统，给高频驱动设计带来了挑战。直流电源系统通常会采用软开关电路来降低开关损耗，减小噪声，为了实现更高的功率密度，就必须对软开关拓扑进行改良。为了提高输出功率等级并减小滤波模块大小，直流电源系统通常采用多相交错并联的拓扑方案，给控制方案的设计带来了难度。

需解决的主要技术难题

需求解决的技术问题

1）宽禁带器件高频驱动方法：基于实验数据，构建宽禁带器件数学模型，并通过Pspice和Q3D Extractor仿真，建立宽禁带半导体功率器件仿真测试平台，提高开发效率；

2）多相交错高频并联变换器：基于2级3相交错并联变换器的实时损耗模型，通过模型预测控制，分析不同电流分配方案等效效率，实现功率密度的提高。

3）在一定体积内的提高电源功率密度

期望实现的主要技术目标

主要技术经济指标

（1）质量/重量参数：≤35kg；

（2）外形尺寸：不大于364*360*210mm(长*宽*高)；

（3）输入电压400-800V；

（4）输出电压：48V；

（5）输出功率最大4500W，输出效率峰值：≥95%；

      （6）功率密度≥40kW/L³，其中包含三相DC-DC变换器，每相变换器由2级不同的拓扑结构的变换器组成。

需求解析

解析单位：湖北省襄阳市 解析时间：2022-10-11

吴涛

科创中国试点城市（襄阳）工作小组

主任

综合评价

高功率密度电源具有重要的应用价值。本项目采用第三代半导体器件，使用高频开关器件进行功率变换，具有很强的技术创新性和难度，符合国家创新赛的要求。企业有一定工作基础，提出的指标具体且有一定难度，需要加强校企合作，不断提高产品技术水平和质量。

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处理进度