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核心技术岂能受制于人,比亚迪的 IGBT 技术实力到底如何?

2018-12-12 20:28 来源: 雷锋网新智驾

核心技术岂能受制于人,比亚迪的 IGBT 技术实力到底如何?

不是电池电驱电控,新能源汽车的核心是 IGBT?

对新能源汽车来说,电池、VCU、BSM、电机效率都缺乏提升空间,最有提升空间的当属电机驱动部分,而电机驱动部分最核心的元件 IGBT 则是最需要重视的。

12 月 10 日,比亚迪在宁波举行车规级 IGBT4.0 技术解析会,并在会上宣布:比亚迪已投入巨资布局性能更加优异的第三代半导体材料 SiC(碳化硅),有望于 2019 年推出搭载 SiC 电控模块的电动车。按照计划,到 2023 年,比亚迪旗下的电动车将全面搭载 SiC 电控模块。

据雷锋网了解,此次发布的车规级 IGBT4.0,电流输出能力较当前市场主流的 IGBT 高 15%;而在同等工况下,综合损耗降低了约 20%。

以比亚迪全新一代唐为例,在其他条件不变的情况下,仅凭搭载 IGBT4.0 此一项技术,便可使百公里电耗降低约 3%。

按照比亚迪的规划,2019 年将推出搭载 SiC 电控模块的电动车,到 2023 年比亚迪旗下的电动车将全面搭载 SiC 电控模块。但这一性能更为优越的技术成本却高于目前 IGBT 的 10 倍左右。

据雷锋网了解,受限于良品率和需求,目前 SiC 材料的成本确实是 IGBT 的 8-10 倍,但可使电动机的效率提升 5-8%。这意味着续航里程可以得到同样的提升,促使电池成本的大幅下降。

比亚迪第六事业部总经理陈刚坦言,目前正在对 SiC 材料的成本与性能间的平衡进行优化,但无论如何,明年搭载 SiC 电控模块的电动车会面向大众。

神秘的 IGBT 到底是什么?

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。

核心技术岂能受制于人,比亚迪的 IGBT 技术实力到底如何?

IGBT 是由 BJT ( 双极结型晶体三极管 ) 和 MOS ( 绝缘栅型场效应管 ) 组成的复合全控型 - 电压驱动式 - 功率半导体器件 , 其具有自关断的特征。

简单来讲,IGBT 是一个非通即断的开关,没有放大电压的功能,导通时可以看做导线,断开时当做开路。IGBT 融合了 BJT 和 MOSFET 的两种器件的优点,如驱动功率小和饱和压降低等。

IGBT 模块是由 IGBT 与 FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品,具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点。

IGBT 是能源转换与传输的核心器件 。采用 IGBT 进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。

用最简单的语言概括 IGBT 的功能和作用就是控制能源的变换和传输。

也就是说,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。

外界充电时是交流电,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;电池放电时,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。

成本方面,在一台纯电动汽车中,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。

举例来说,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。

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