在豐田混動汽車的復雜系統中，有一個 “神秘黑匣子”，默默掌控著電能與機械能的高效轉化，它就是普銳斯逆變器。今天，我們將揮動拆解工具，打開這個技術 “黑匣子”，探索它究竟隱藏著哪些不為人知的奧秘，解開第三代普銳斯逆變器的神秘面紗。

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外觀與基本信息

（一）外觀端子

逆變器前部有3個孔，設有連接電纜的端子，可按順序連接電池、發電機和電動機。在逆變器內部的盒子中，進行著電力轉換。比如，從電池獲取電力，經逆變器驅動電動機運轉；利用發電機產生的電力給電池充電，或者驅動電動機。

（二）冷卻系統

逆變器有一處蓋子，相對位置也有一個蓋子，移除蓋子后，能看到可供冷卻水通過的孔，冷卻水從一側流入，另一側流出。普銳斯采用雙冷卻系統，一是用于冷卻發動機，二是用于冷卻逆變器。之所以如此設計，是因為逆變器中的半導體組件對熱量敏感，其工作溫度不應超過105℃。發動機冷卻水溫度可能會超過100℃，若讓高溫的發動機冷卻水流入逆變器，會損壞內部部件。因此，為逆變器單獨配備冷卻系統，且發動機和逆變器各有獨立的散熱器。

拆解過程與部件分析

（一）外殼與電容

逆變器周圍有很多固定部件的螺栓，拆除相關螺栓后打開蓋子。原本難以拆除，通過打開兩處蓋子并移除內部螺栓，才成功打開，過程中內部稍有損壞。蓋子背面的黑色物體是電容器，在拆除蓋子時，因強行拉扯導致部分損壞，但不影響后續分析。該電容器體積較大，經確認是薄膜電容器，背面標有松下制造，產地日本，且標注了電容值。此逆變器內共有3個薄膜電容器，電容值分別為750V 880μF、470V 315μF、860V 0.562μF，推測470V 315μF薄膜電容器用于電池電壓平滑，750V和860V電容器用于DC/DC轉換器升壓后的平滑和濾波。

（二）電阻與電路板

電容器旁邊的白色物體是電阻，阻值為136kΩ，用于電容器放電。逆變器主體一側是基板，底部裝有各種半導體。電子板表面標有豐田標識，旁邊的IC也印有豐田標志，板上有多個IC，其中三個IC僅安裝在此板上。經觀察，一個IC為NEC生產，另一個標有字母D的標志，推測是電裝（DENSO）標志，還有一個是東芝IC。可見，該逆變器大量采用日本制造商的零部件。

（三）電感與相關電路

查看電路板背面，能看到電感繞有許多銅線。普銳斯電池電壓為200V，需通過DC/DC轉換器將電壓升至650V，用于升壓電路的電感體積較大，旁邊的黑色方形盒子是松下制造的薄膜電容器，同樣標注了產地日本，電容值分別為DC 900V 0.8μF和950V DC 0.562μF，該電容器用于濾波。電感體積大、重量重且成本高，因此在設計中縮小其體積是關鍵。 逆變器內還有將200V電池電壓降至室內使用的12V電壓的電路，該部分有電感和控制電路。移除相關螺栓后，可進一步拆解查看內部結構。

（四）IGBT模塊

移除相關部件后，露出逆變器的核心——IGBT模塊，模塊內有許多銀色部件，即IGBT。表面覆蓋有類似果凍的密封材料，用于改善絕緣、散熱，并防止灰塵附著。模塊中的IGBT應用于不同場景：

四個IGBT用于將200V電池電壓升至650V，可能采用兩兩并聯的方式，工作時兩個IGBT協同工作。

六個IGBT連接到發電機，早前取出的端子與該部分相連，發電機的電力從這里輸入，并在該部分進行整流。

右側有12個IGBT，同樣采用兩兩并聯的方式，實際作為6個IGBT使用，用于驅動電動機的逆變器。驅動電動機時需要通過大量電流，為確保能承受相應的電流容量，采用兩兩并聯的設計。而發電機部分的IGBT不采用并聯或特殊設計，推測是因為流經的電流較小。IGBT在電動機驅動、發電機充電以及DC/DC轉換器提升電池電壓時工作，工作時會發熱，整個模塊溫度升高。

模塊下方設有水套，通過讓冷卻水循環流動來散熱，實現高效的熱量散發。嘗試移除模塊以觀察散熱情況，但IGBT模塊與水套（熱交換器）連接緊密，難以分離。模塊背面涂抹了大量散熱油脂，用于冷卻電感等部件，冷卻水不僅冷卻IGBT模塊，也對其他電感進行冷卻。

（五）變壓器

進一步拆解電感一側，獲取類似變壓器的部件。變壓器的鐵芯用膠帶固定，切開膠帶后進行觀察。變壓器上涂抹有散熱油脂，通過冷卻水進行冷卻，有次級繞組12V和初級繞組，推測初級繞組為200V系統。變壓器通過磁通量轉換電壓，次級側的線極其粗，這是因為12V會有較大電流流過，需要足夠的線徑來承載。移除電路板后，可看到更多半導體組件，包括用于切換變壓器初級側的部件，以及變壓器次級側的整流二極管。由于次級側會有大電流流過，因此采用多個二極管并聯的設計。

總結

本次成功拆解第三代普銳斯逆變器，發現其內部包含比預想更多的各類電子電路組件。不僅有電子電路板，還有處理大功率的IGBT模塊以及背部的電感。對半導體部件的散熱設計、大電流流動的布局設計等進行分析，既有趣又能讓人感受到其設計的復雜性。希望本次拆解報告能為相關研究或學習提供參考 。