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掌握核心技术!比亚迪IGBT技术解析

高岳 向Ta提问

来源:网通社 原创 2018-12-11 07:00

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我们一直在强调“核心技术一定要掌握在自己手里。”这是不管任何领域都在积极追求的目标,也是企业发展的重中之重。在汽车领域,尤其是电气时代即将来临的今天,越来越多的品牌开始研制自己的电动车型,越来越多的电动车相关技术进入了我们的视野,今天我们要说的IGBT就是电动车领域比较重要的一项技术。对了,值得一提的是,目前汽车领域所用的IGBT已经被比亚迪攻克,并掌握了核心技术。

为了我们的文章能让您看懂,或者看起来更方便理解,我们用几个问答的形式来进行。

一,IGBT是什么?作用是什么?

IGBT为英文Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写,中文名称为绝缘栅双极型晶体管。是电能变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,应用于直流电压为600V及以上的变流系统,如轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域。

IGBT的作用是交流电和直流电的转换,同时IGBT还承担了电压高低转换的功能。外界充电的时候是交流电,需要通过IGBT转变成直流电然后给电池,同时要把220V电压转换成适当的电压后才能给电池组充电;电池放电的时候,通过IGBT把直流电转变成交流电机使用的交流电,同时起到对交流电机的变频控制,当然变压是必不可少的。

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比亚迪车规级IGBT模组

是不是感觉说了这么多还是没懂这个东西到底有什么用?总结几句话:IGBT是功率半导体器件,可以说是电动车的核心技术之一,IGBT的好坏直接影响电动车功率的释放速度以及节能等相关性能。

二,IGBT到底有多重要?

在一台纯电动车中,IGBT约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的15-20%,也就是说IGBT占整车成本的7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,也决定了整车的能源效率。而且除电驱动系统外,整车包括高压充电机、空调系统等多个电气组件均需使用到IGBT。

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如果还不能理解IGBT有多重要,那么我们就来举例说明,一台特斯拉Model X使用132个IGBT管,由英飞凌公司提供。其中后电机为96个,前电机为36个,每个单管的价格大约为4-5美元,合计大约需650美元。

三,世界上有多少地方在生产IGBT?比亚迪生产了IGBT有什么特殊意义么?

有的朋友可能会问了,比亚迪掌握了这个核心技术为什么值得编辑单独拿出来说呢?下面的这些内容您可能会找到答案。

2017年全球电动车销量大约500万辆,共消耗了大约18亿美元的IGBT管,平均每辆车大约为450美元。目前我国每年使用的IGBT,90%依赖进口。国际上主要的生产商是“西门子、英飞凌、仙童、三菱、富士、东芝”这些老牌大厂。而其中的“高压大功率IGBT”更是电动车动力系统核心中的核心,国内目前能够量产高压大功率IGBT芯片并用于车辆生产的企业,只有两家:中国中车(高铁)和比亚迪!

 

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能有这样的突破也离不开我国电动车的发展,在政策驱动下我国新能源汽车及充电桩市场进入爆发期,中国IGBT产业在国家政策及重大项目的推动及市场牵引下加快了国产化的进程,目前已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整产业链。国内厂商不仅实现了技术突破,而且成功把国产化IGBT应用在新能源汽车中。而这里说的国内厂商,最重要的一家就是比亚迪。

所以,您知道为什么我会把比亚迪单拿出来说了么?比亚迪和国内的一些厂商成功的打破了这一领域的垄断,实现了国产化。

四,比亚迪的IGBT好不好?达到了什么程度?

既然说比亚迪的IGBT技术打破了国外品牌的垄断,那么国产的零件质量如何?会不会仅仅是拥有了技术,而质量和水平还不能满足我们的需求?

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如果说2009年的时候我们IGBT技术刚刚开始着手研发,那么经过十几年的技术积累,我们现有的IGBT技术已经相当成熟和先进了,2017年比亚迪使用的IGBT2.5代产品在性能上和同类竞品差距已经在逐渐缩小,而即将要量产的比亚迪IGBT4.0产品已经超越了国外同类产品,达到了世界先进水平。

五,凭什么说比亚迪的IGBT4.0产品达到了世界先进水平?

首先,技术指标方面,IGBT4.0在芯片损耗、模块温度循环能力、电流输出能力等关键指标上,比亚迪IGBT4.0产品达到全球领先水平。

芯片损耗:比亚迪 IGBT4.0产品的综合损耗相比当前市场主流产品降低了约20%,使得整车电耗降低。以全新一代唐为例,在其他条件不变的情况下,采用比亚迪 IGBT4.0较采用当前市场主流的IGBT,百公里电耗少约3%。

温度循环能力:IGBT4.0产品模块的温度循环寿命可以做到当前市场主流产品的10倍以上。

电流输出能力:搭载IGBT4.0的V-315系列模块在同等工况下较当前市场主流产品的电流输出能力提升15%,支持整车具有更强的加速能力。

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而为了达到上面说的这些超越,比亚迪也对技术工艺进行了升级,例如将晶圆厚度减薄到120um、生产环境的洁净度要求达到最高等级的一级、晶圆的制造用水标准需达到超纯水等,这些都是极高的工艺要求。

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除了工艺上的苛刻要求,比亚迪还在材料上做出了创新,这是比亚迪走的一步好棋——第三代半导体材料SiC(碳化硅)。

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而我们也从官方得到了相关的信息,比亚迪投巨资布局第三代半导体材料SiC(碳化硅), 目前已大规模用于车载电源, 2019年底将推出中国首辆搭载SiC电控的电动车,预计2023年采用SiC基半导体全面替代硅基半导体(如硅基IGBT),引领下一代电动车芯片变革。


总结:说了很多,可能您也听得有点懵了,其实全文总结一下就是——比亚迪用SiC材料做出了一款电动汽车所必须的零件,打破了长期以来的技术垄断。这个零件关系到车辆的各方面性能,并且工艺要求奇高。

往大了说,这是我国科技的进步、也进一步打破了国外技术的垄断;往小了说,这是比亚迪走的一步好棋,是自身的技术水平站在了国家,乃至世界的前端,相信在未来,这项技术能为比亚迪带来更好的发展,也为我们消费者带来更好的产品。(图/文/摄 网通社 高岳)

文章标签: 比亚迪 责任编辑:陆宏伟
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