NE时代

现有方案中，驱动模块与发电模块多采用独立半桥模块设计，不仅导致整体体积偏大，沿模块排列方向的壳体结构也随之拉长；若需额外集成Boost模块，壳体长度将进一步增加。双模块一体封装的核心思路的是将驱动模块与发电模块并列封装于同一壳体，但单纯的物理整合若未实现体积缩减，不仅无法降低车内空间占用，反而可能造成空间浪费，同时也难以实现生产成本的优化。因此，驱动模块与发电模块的一体化，核心诉求不仅是“集成”，更关键在于实现一体化后的“小型化”。

理想汽车于2025年4月发布的XPM（eXtender Power Module）增程专用二合一功率模块，正是这种一体化结构的典型应用。其特殊性在于，发电模块采用三桥臂集成于同一衬板的设计，这类模块目前行业内尚未形成统一命名：英飞凌称之为HPD mini square，臻驱科技命名为SlimPACK II，中车半导体则命名为S9模块，我们内部将其定义为“小方模块”（采用单衬板设计）。

下图为中车半导体展会展出的一体化封装模块及理想汽车发布的XPM增程二合一功率模块，其具体结构为：驱动模块采用三个独立半桥电路，发电模块采用三相全桥电路，所有功率子模块共用一个衬板，通过这一设计实现了发电模块的小型化目标。

这里简要说明为何仅针对发电模块进行小型化设计：核心原因在于驱动模块需覆盖宽工况、应对高动态负载需求，小型化难度较高；而发电模块驱动工况单一，以稳态输出为核心诉求，动态响应需求较低。因此，发电模块的小型化，是实现驱动与发电模块一体化的关键突破口。

01.

这种一体化封装是如何实现的

将两个模块物理拼接并不复杂，难点在于：在保障驱动子模块宽工况、高动态负载性能，以及发电子模块稳态输出、发电效率的前提下，实现两大模块的高度集成。在功率模块中，主动开关芯片与被动续流芯片的损耗比例，会随工况不同呈现显著差异：驱动工况下，主动开关芯片损耗占比约70%，被动续流芯片占比约30%；而发电工况下则完全相反，被动续流芯片损耗占比高达70%。这种工况差异导致驱动模块与发电模块的设计需求截然不同，也是二者难以简单集成封装的根本原因。

图片来源：理想汽车

传统设计中，往往参考驱动工况来设计发电模块，导致被动续流芯片的容量与面积不足，发电效率难以提升。若简单增大所有芯片面积，不仅无法有效解决问题，还会导致成本攀升。因此，需针对发电工况，专门优化变流桥电路中的芯片面积配比。理想汽车的解决方案是，通过调整发电子模块中被动续流芯片与主动开关芯片的面积比例，精准匹配发电工况下的损耗特性，从而实现小型化与高效率的双重目标。

虽然增加被动续流芯片面积可降低损耗，但芯片面积受成本与物理空间限制，无法无限增大。因此，需找到被动续流芯片总面积与主动开关芯片总面积的最佳配比，在有限面积内实现最高发电效率。基于增程式电动汽车的实际运行工况，理想汽车开展了大量仿真计算与实验验证，结果如图所示，分别呈现了400V和800V高压系统中，两类芯片面积比与发电效率的关联关系。

从图中可清晰观察到三个阶段的趋势：

◎效率快速提升区（面积比0.6~1.0）：当被动续流芯片面积小于主动开关芯片（面积比<1）时，随着面积比提升，发电效率呈现显著上升态势；

◎效率增益平缓区（面积比1.0~1.2）：当被动续流芯片面积超过主动开关芯片（面积比>1）时，效率仍有提升，但增长速率明显放缓；

◎效率平台区（面积比>1.2）：当面积比超过1.2后，效率提升极其微弱，进入平台期。此时继续增大被动续流芯片面积，对效率提升贡献甚微，反而会造成芯片面积浪费与成本增加。

基于上述结论，在发电子模块的每一个桥臂中，特意增加了负责“续流”的二极管芯片面积占比，使其与负责开关的晶体管芯片面积之比不低于0.6:1。而传统设计中，这一比例通常为晶体管面积远大于二极管面积（约1.5~2:1）。该配比精准匹配了发电工况下的损耗分布（二极管损耗占70%），大幅降低了电流通过时产生的热损耗。

损耗的降低意味着，在相同散热条件下，可采用总面积更小的芯片满足发电效率要求，这使得多桥臂高密度集成于同一衬板成为可能，进而显著缩小了整个发电子模块的体积。原本每相桥臂需6颗主动芯片与6颗被动芯片，本设计中每相桥臂仅需2颗主动开关芯片+2颗被动续流芯片，大幅减少了芯片用量。同时，发电子模块的成功小型化，也为其与驱动子模块的物理集成奠定了基础——二者可更紧凑地封装在一起，共用散热结构，从而大幅降低电驱动总成的整体体积、重量与成本。

为保障散热与电路稳定性，相关专利对驱动和发电子模块的衬板进行了定制化设计，核心目标是实现高导热、低损耗。散热系统采用共用设计，两个子模块共用一个散热模块，但并非平均分配散热能力，而是根据功率大小精准分配：驱动子模块功率更大、发热更多，因此其投影区的散热翅针排布更密集，发电子模块的翅针排布相对稀疏，确保散热能力集中作用于“发热大户”，避免散热资源浪费。

专利还优化了端子结构，核心目的是降低串联电感、减少浪涌电压：直流端子采用叠层母排设计，将正、负端子叠放并做好绝缘处理，缩短端子间距、提高耦合度，从而降低电感；直流端子分为多段，靠近模块的段落设计较窄，远离模块的段落设计较宽，同时使端子与电池连接端子的投影重叠、边缘齐平，最大化提升重合度，进一步降低电感；电容与发电子模块沿垂直方向叠放，电容端子直接与直流端子连接，缩短电流路径以减少电感；此外，发电子模块的所有上桥臂共用一个信号端子，所有下桥臂共用一个信号端子，无需为每颗芯片单独配置，既节省成本，又缩减空间。

02.

小方模块会成为发电模块的未来主流吗

这种三桥臂集成于同一衬板的小方模块，目前已有多家企业布局，当前主要覆盖100kW以下的主流发电功率需求，不仅适配传统IGBT芯片，还支持碳化硅（SiC）芯片，可满足纯电、混动等多平台电驱需求；同时，可根据整车企业的定制化需求，额外集成升压模块以提升系统集成度，适配性远优于传统方案。近期，士兰微推出的新一代灌封功率模块MiniPACK系列（BA2/BA3），便是这类小方模块，NE时代也对其进行了相关报道，并对发电模块的技术方向进行了分类（详情可点击链接查看：士兰微发布新一代灌封模块，IDM闭环优势凸显）。

士兰微这款小方模块搭载其自研FS5++芯片技术，可实现更低的开关损耗与导通压降，在同等输出能力下，芯片尺寸更小，能效与集成优势突出；同时优化了功率端子设计，采用DC+/DC-/DC+三端子结构，显著降低功率回路寄生电感，提升系统稳定性。通过底板与外壳结构优化，相较传统miniHPD模块，Y向尺寸减小15mm、X向减小57mm，体积降低约50%，功率密度大幅提升。

◎但小方模块的短板也较为明显：灵活性不足，当需要实现升压功能时，需额外增加模块单元。而TPAK分立器件路线凭借标准化优势，可灵活集成发电、驱动、升压功能，成为部分追求定制化与功能灵活性企业的选择。

致瞻科技的ZPAK模块，则在保留TPAK全部优势的基础上，系统性解决了其结构与集成痛点：既延续了TPAK低杂感、高兼容性（适配IGBT/SiC）、极简工艺等核心优势，又解决了TPAK系统结构复杂、铜排互联繁琐、焊点较多、散热效率受限、SiC芯片热耦合严重及栅极谐振风险等问题。同时，其标准化、平台化程度与TPAK基本持平，可灵活构建全桥、Boost等拓扑，适配增程器、发电机、驱动电机及混动双电控等多场景。

更直观地说，一颗ZPAK模块可等效4颗TPAK模块，功率模块与水冷板面积大幅缩小，其三相全桥模组面积相较mini HPD减小51%；直流/交流铜排无需立体堆叠，大幅降低了激光焊接难度。

ZPAK模块的引脚布局兼顾小尺寸与高安规：中置DC+端子，上下布置DC-与AC端子，利用纵向尺寸满足绝缘安规距离，无需额外设置高压安规避让；上下半桥驱动管脚对称布局，方便驱动板布线且应力均衡，搭载4颗大尺寸SiC MOSFET时，模块宽度仅24mm，为同级DCM500模块的一半，结构更紧凑。此外，该模块仅需5种核心封装物料，生产流程仅为4道前工序+4道后工序，支持单次注塑48颗模块并行加工，相较传统模块的单颗处理模式，大幅提升产能效率，降低单位制造成本与供应链复杂度。

总结.

综上，小方模块凭借性能、市场、产能与技术迭代的多重优势，契合新能源汽车电驱系统“小型化、集成化、高效化”的核心发展方向，成为发电模块的主流路线是行业发展的必然趋势；而TPAK等分立器件路线，将在追求定制化与功能灵活性的细分场景中持续发挥作用。ZPAK方案相比PCB嵌入式方案，具备更高的生产良率和更成熟的产业化能力，是目前兼具模块层面高性价比与系统层面高适配性的优质功率模块解决方案。