一、逆變器技術(shù)發(fā)展趨勢

逆變器是新能源電驅(qū)系統(tǒng)中最為重要的組成部分，是控制動力電源與驅(qū)動電機之間能量傳輸?shù)难b置。

隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，整車系統(tǒng)對逆變器的要求也是“水漲船高”。高安全性、高功率密度、高EMC等級、高壓化、高定制化、高集成度成為逆變器的技術(shù)發(fā)展趨勢。

▲ 圖1 逆變器技術(shù)發(fā)展趨勢

二、逆變器質(zhì)量管控的重要性

在電驅(qū)系統(tǒng)中，相對于電機和減速器這些機械部件，作為電器部件的逆變器，其魯棒性要低一些。

▲ 圖2 某款電驅(qū)系統(tǒng)故障次數(shù)統(tǒng)計

通過對某款電驅(qū)系統(tǒng)失效故障次數(shù)進行統(tǒng)計，可以看出逆變器故障率幾乎占整個電驅(qū)系統(tǒng)的一半。如果能夠把逆變器故障率控制好，整個電驅(qū)系統(tǒng)的質(zhì)量將會得到大幅提升。

三、逆變器的質(zhì)量控制方案

01清潔度檢測

新能源汽車逆變器因其獨特的功能和構(gòu)造，對清潔度也有著非常高的要求。

如果在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，逆變器內(nèi)部混入了導(dǎo)電顆粒，而導(dǎo)電顆粒有可能會依附在元器件的pin腳上，會使元器件之間絕緣間隙或爬電距離變小，嚴重的話會導(dǎo)致短路燒壞，引發(fā)零部件故障，甚至引發(fā)安全事故。

清潔度檢測有兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

① 異物萃取環(huán)節(jié)。零部件廠商將一定數(shù)量的零部件在一定的條件下清洗，將清洗液通過濾膜充分過濾，污染物被收集在濾膜表面，然后將濾膜干燥，即可得到可供檢測的異物樣本。

② 污染物的性質(zhì)分析和確定環(huán)節(jié)。通過成像設(shè)備，對獲得的異物樣本進行觀察。按顆粒尺寸和數(shù)量統(tǒng)計污染物顆粒，來得到所測物體零部件的固體顆粒污染物結(jié)果。

蔡司帶來了光鏡和電鏡聯(lián)用的顯微鏡技術(shù)，有著圖像識別和分析兼具的功能，來實現(xiàn)清潔度的檢測和管控。

① 把濾紙放在各個敏感位置收集異物顆粒，在一段時間后，拿到光學(xué)顯微鏡下進行分析。光鏡搭載CNC載物臺一次可以放6片濾紙，自動對每片濾紙進行掃描和拼接后，提取上面的顆粒信息。一次掃描即可呈現(xiàn)多通道偏光和明場的效果。針對不同標(biāo)準實現(xiàn)歸一化的統(tǒng)計分析（樣品個數(shù)、面積、體積、高度）。自動輸出統(tǒng)計報告，包括每個顆粒的圖片、顆粒等級的統(tǒng)計等符合VDA19.2標(biāo)準的報告。

② 為了溯源，使用SEM進一步了解異物的元素組成和成分。光鏡電鏡聯(lián)用技術(shù)，通過顆粒識別光鏡的程序，可直接精確定位到目標(biāo)顆粒，用SEM對它進行EDS成像，識別其元素組成和分布，來準確追溯污染物來源的電鏡。

采用蔡司光鏡和電鏡聯(lián)用的顯微鏡技術(shù)，能夠一次做到既能識別污染，又能找到產(chǎn)生顆粒污染的根本原因，為逆變器的高質(zhì)量的生產(chǎn)保駕護航。

▲ 圖3 “一次掃描”的偏光度顆粒區(qū)分技術(shù)

02逆變器元器件在組裝中的非接觸式檢測

逆變器內(nèi)部存在諸多線束，這些線束多采用接插件的形式和PCBA板進行連接。也有一些板端連接器和PCBA通過焊接的形式連接在一起。

不管是線束的插接還是板端連接器的焊接，如果出現(xiàn)虛接、斷路、變形、裂紋等缺陷，逆變器輕者將上報故障，影響車輛正常行駛。重則使車輛失去動力，危及駕駛員生命安全。

為杜絕上述問題發(fā)生，電控廠家需要應(yīng)用先進的非接觸式設(shè)備，在逆變器內(nèi)部進行相關(guān)測試。

▲ 圖4 逆變器的爆炸圖

蔡司的 METROTOM  可實現(xiàn)對逆變器內(nèi)部進行離線的無損檢測。

▲ 圖5  蔡司 METROTOM 測量型CT

① 蔡司的高分辨率和高精度METROTOM  CT，可以獲取完整的殼體和連接器尺寸。

通過重構(gòu)清晰的三維模型，了解連接器內(nèi)部缺陷和連接情況。通過高級復(fù)合材料偽影縮減（AMMAR），清晰的區(qū)分出定位銷和塑料。可一次性掃描多樣件，通過多樣件拆分功能，自動分割成單獨體積。

▲ 圖6 連接器焊接質(zhì)量檢測

▲ 圖7 連接器內(nèi)部檢測及數(shù)據(jù)處理

▲ 圖8 插針以及嵌件注塑件Pin針根部位置度檢測

▲ 圖9 接插件各部位單獨顯示

② 作為電控生產(chǎn)的“基石”，水冷板的尺寸保證了其他零部件的安裝位置準確性和密封性。其質(zhì)量的好壞，將直接影響整個逆變器的裝配質(zhì)量。

由于水冷板多為組件，需要確保最終產(chǎn)品（焊接或者組裝）后的狀態(tài)滿足需求。

蔡司的高分辨率和高精度工業(yè)CT可以有效、快速的獲得產(chǎn)品尺寸并與標(biāo)注尺寸進行對比，整理數(shù)據(jù)。

通過直接對掃描結(jié)果點云的尺寸測量，可以有效地減少基準建立、產(chǎn)品更換工裝等不必要的動作?？焖佾@得復(fù)雜的尺寸結(jié)果。

重構(gòu)三維模型獲取內(nèi)部信息。通過重構(gòu)清晰的三維模型，了解內(nèi)部缺陷和連接情況。通過高級復(fù)合材料偽影縮減（AMMAR），清晰的區(qū)分出不同材料。可一次性掃描多樣件，通過多樣件拆分功能，自動分割成單獨體積。

▲ 圖10 水冷板CT穿透檢測（1）

▲ 圖11 水冷板CT穿透檢測（2）

上述所介紹的蔡司METROTOM設(shè)備屬于非接觸式CT掃描測量設(shè)備，對逆變器內(nèi)部接插件、水冷板等逆變器內(nèi)重要零部件性進行尺寸測量和質(zhì)量管控。其帶來的優(yōu)勢，不僅僅是檢測的準確性和及時性，還有質(zhì)量控制能力的提高。

首先，電控企業(yè)還可以通過收集各子部件尺寸的變化，反向去控制子部件供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量問題，通過各個批次產(chǎn)品的尺寸差異，去確認產(chǎn)品在供應(yīng)商處是否出現(xiàn)了某些不可控的因素。

其次，這有利于電控產(chǎn)品質(zhì)量管控的正向開發(fā)，通過對數(shù)據(jù)的分析將質(zhì)量過剩這類導(dǎo)致成本激增的影響盡快扼殺。（待續(xù)未完）