導讀：IGBT為英文Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫,中文名稱為絕緣柵雙極型晶體管。
我們一直在強調(diào)“核心技術一定要掌握在自己手里。”這是不管任何領域都在積極追求的目標,也是企業(yè)發(fā)展的重中之重。在汽車領域,尤其是電氣時代即將來臨的今天,越來越多的品牌開始研制自己的電動車型,越來越多的電動車相關技術進入了我們的視野,今天我們要說的IGBT就是電動車領域比較重要的一項技術。對了,值得一提的是,目前汽車領域所用的IGBT已經(jīng)被比亞迪攻克,并掌握了核心技術。
為了我們的文章能讓您看懂,或者看起來更方便理解,我們用幾個問答的形式來進行。
一,IGBT是什么?作用是什么?
IGBT為英文Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫,中文名稱為絕緣柵雙極型晶體管。是電能變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?俗稱電力電子裝置的“CPU”,應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng),如軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領域。
IGBT的作用是交流電和直流電的轉換,同時IGBT還承擔了電壓高低轉換的功能。外界充電的時候是交流電,需要通過IGBT轉變成直流電然后給電池,同時要把220V電壓轉換成適當?shù)碾妷汉蟛拍芙o電池組充電;電池放電的時候,通過IGBT把直流電轉變成交流電機使用的交流電,同時起到對交流電機的變頻控制,當然變壓是必不可少的。
比亞迪車規(guī)級IGBT模組
是不是感覺說了這么多還是沒懂這個東西到底有什么用?總結幾句話:IGBT是功率半導體器件,可以說是電動車的核心技術之一,IGBT的好壞直接影響電動車功率的釋放速度以及節(jié)能等相關性能。
二,IGBT到底有多重要?
在一臺純電動車中,IGBT約占電機驅動系統(tǒng)成本的一半,而電機驅動系統(tǒng)占整車成本的15-20%,也就是說IGBT占整車成本的7-10%,是除電池之外成本第二高的元件,也決定了整車的能源效率。而且除電驅動系統(tǒng)外,整車包括高壓充電機、空調(diào)系統(tǒng)等多個電氣組件均需使用到IGBT。
如果還不能理解IGBT有多重要,那么我們就來舉例說明,一臺特斯拉Model X使用132個IGBT管,由英飛凌公司提供。其中后電機為96個,前電機為36個,每個單管的價格大約為4-5美元,合計大約需650美元。
三,世界上有多少地方在生產(chǎn)IGBT?比亞迪生產(chǎn)了IGBT有什么特殊意義么?
有的朋友可能會問了,比亞迪掌握了這個核心技術為什么值得編輯單獨拿出來說呢?下面的這些內(nèi)容您可能會找到答案。
2017年全球電動車銷量大約500萬輛,共消耗了大約18億美元的IGBT管,平均每輛車大約為450美元。目前我國每年使用的IGBT,90%依賴進口。國際上主要的生產(chǎn)商是“西門子、英飛凌、仙童、三菱、富士、東芝”這些老牌大廠。而其中的“高壓大功率IGBT”更是電動車動力系統(tǒng)核心中的核心,國內(nèi)目前能夠量產(chǎn)高壓大功率IGBT芯片并用于車輛生產(chǎn)的企業(yè),只有兩家:中國中車(高鐵)和比亞迪!
能有這樣的突破也離不開我國電動車的發(fā)展,在政策驅動下我國新能源汽車及充電樁市場進入爆發(fā)期,中國IGBT產(chǎn)業(yè)在國家政策及重大項目的推動及市場牽引下加快了國產(chǎn)化的進程,目前已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈。國內(nèi)廠商不僅實現(xiàn)了技術突破,而且成功把國產(chǎn)化IGBT應用在新能源汽車中。而這里說的國內(nèi)廠商,最重要的一家就是比亞迪。
所以,您知道為什么我會把比亞迪單拿出來說了么?比亞迪和國內(nèi)的一些廠商成功的打破了這一領域的壟斷,實現(xiàn)了國產(chǎn)化。
四,比亞迪的IGBT好不好?達到了什么程度?
既然說比亞迪的IGBT技術打破了國外品牌的壟斷,那么國產(chǎn)的零件質(zhì)量如何?會不會僅僅是擁有了技術,而質(zhì)量和水平還不能滿足我們的需求?
如果說2009年的時候我們IGBT技術剛剛開始著手研發(fā),那么經(jīng)過十幾年的技術積累,我們現(xiàn)有的IGBT技術已經(jīng)相當成熟和先進了,2017年比亞迪使用的IGBT2.5代產(chǎn)品在性能上和同類競品差距已經(jīng)在逐漸縮小,而即將要量產(chǎn)的比亞迪IGBT4.0產(chǎn)品已經(jīng)超越了國外同類產(chǎn)品,達到了世界先進水平。
五,憑什么說比亞迪的IGBT4.0產(chǎn)品達到了世界先進水平?
首先,技術指標方面,IGBT4.0在芯片損耗、模塊溫度循環(huán)能力、電流輸出能力等關鍵指標上,比亞迪IGBT4.0產(chǎn)品達到全球領先水平。
芯片損耗:比亞迪 IGBT4.0產(chǎn)品的綜合損耗相比當前市場主流產(chǎn)品降低了約20%,使得整車電耗降低。以全新一代唐為例,在其他條件不變的情況下,采用比亞迪 IGBT4.0較采用當前市場主流的IGBT,百公里電耗少約3%。
溫度循環(huán)能力:IGBT4.0產(chǎn)品模塊的溫度循環(huán)壽命可以做到當前市場主流產(chǎn)品的10倍以上。
電流輸出能力:搭載IGBT4.0的V-315系列模塊在同等工況下較當前市場主流產(chǎn)品的電流輸出能力提升15%,支持整車具有更強的加速能力。
而為了達到上面說的這些超越,比亞迪也對技術工藝進行了升級,例如將晶圓厚度減薄到120um、生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度要求達到最高等級的一級、晶圓的制造用水標準需達到超純水等,這些都是極高的工藝要求。
除了工藝上的苛刻要求,比亞迪還在材料上做出了創(chuàng)新,這是比亞迪走的一步好棋——第三代半導體材料SiC(碳化硅)。
而我們也從官方得到了相關的信息,比亞迪投巨資布局第三代半導體材料SiC(碳化硅), 目前已大規(guī)模用于車載電源, 2019年底將推出中國首輛搭載SiC電控的電動車,預計2023年采用SiC基半導體全面替代硅基半導體(如硅基IGBT),引領下一代電動車芯片變革。
總結:說了很多,可能您也聽得有點懵了,其實全文總結一下就是——比亞迪用SiC材料做出了一款電動汽車所必須的零件,打破了長期以來的技術壟斷。這個零件關系到車輛的各方面性能,并且工藝要求奇高。
往大了說,這是我國科技的進步、也進一步打破了國外技術的壟斷;往小了說,這是比亞迪走的一步好棋,是自身的技術水平站在了國家,乃至世界的前端,相信在未來,這項技術能為比亞迪帶來更好的發(fā)展,也為我們消費者帶來更好的產(chǎn)品。
來源：EVPARTNER
