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新疆时时彩投注网站一文读懂新能源车的第三大

作者:admin 发布时间:2018-10-04 23:15

  当前的新能源车的模块系统由良多部门构成,如电池、VCU、BSM、电机等,可是有一个模块需要惹起行业内的注重,那就是电机驱动部门,则是电机驱动部门最焦点的元件IGBT。

  当前的新能源车的模块系统由良多部门构成,如电池、VCU、BSM、电机等,可是这些都是成长比力成熟的产物,国表里的模块厂商曾经开辟了良多,可是有一个模块需要惹起行业内的注重,那就是电机驱动部门,则是电机驱动部门最焦点的元件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管芯片)。

  起首我们先来领会一下。它是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)构成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,它具有的特征是:高输入阻抗,可采用通用低成本的驱动线路;高速开关特征;导通形态低损耗。IGBT兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的长处。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT分析了以上两种器件的长处:驱动功率小而饱和压降低,是一种适合于中、大功率使用的电力电子器件。IGBT在分析机能方面拥有较着劣势,很是适合使用于直流电压为600V及以上的变流系统如交换电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等范畴。

  所以不难看出,IGBT对新能源汽车的价值地点就是在直流充电桩和电机系统的感化之大,它决定了电机的工作效率以及直流充电桩的传输效率。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。新疆时时彩开奖官网

  IGBT的使用范畴很广,不只电机驱动要用IGBT,新能源的发电机和空调部门一般也需要IGBT。所以一些主机厂把这一块的开辟牢牢节制在了本人的手上,好比丰田的夹杂动力汽车即是如斯。而丰田也成为了世界独一能自主出产IGBT的厂家。

  不只是新能源车,直流充电桩和机车(高铁)的焦点也是IGBT管,直流充电桩30%的原材料成本就是IGBT。电力机车一般需要 500 个 IGBT 模块,动车组需要跨越 100 个 IGBT 模块,一节地铁需要 50-80 个 IGBT 模块。

  三菱电机的HVIGBT曾经成为业内默认的尺度,中国的高速机车用IGBT由三菱完全垄断,同时欧洲的阿尔斯通、西门子、庞巴迪也是一半以上采用三菱电机的IGBT。

  除了日系厂家,英飞凌包办了几乎所有电动车的IGBT,而三菱电机则沉浸于中国高铁的丰厚利润中无法自拔,在低于2500V市场几乎一无所得。

  2016年全球电动车销量大约200万辆,共耗损了大约9亿美元的IGBT管,平均每辆车大约450美元,是电动车里除电池外最高贵的部件。

  此中,夹杂动力和PHEV大约77万辆,每辆车需要大约300美元的IGBT,纯电动车大约123万辆,平均每辆车利用540美元的IGBT,大功率的纯电公交车用的IGBT可能跨越1000美元。

  和MOS比拟,IGBT管在低于400伏的低压范畴完全无劣势,无论开关频次仍是成本,MOS劣势都很是较着。400伏范畴,安森美方才收购的仙童半导体居于带领地位。

  汽车次要是600V到1200V之间,英飞凌具有压服性劣势,安森美虽然在600V-1200V范畴也有市场,但次要长短车载范畴。三菱和富士电机,则分享了日本市场。新疆时时彩而丰田混动所用的IGBT全数内部完成,不假手外人。

  在电动车上,能够把电机当作压缩机。两者道理几乎完全分歧。次要是通过脉冲宽度调制(PWM)的体例节制IGBT开关,将电流从DC转换到AC(电池到电机,驱动电机)或者从AC转化到DC(电机到电池,刹车、下坡时能量收受接管)对于夹杂动力,除驱动电机外,别的还有一个发电机,能够由汽车的策动机带动其发电,然后通过IGBT模块AC/DC转换后向电池充电。在DM车型中,该发电机还能够充任驱动电机的感化。

  IGBT最常见的形式其实是模块(Module),而不是单管。模块的3个根基特征:多个芯片以绝缘体例拆卸到金属基板上;空心塑壳封装,与空气的隔断材料是高压硅脂或者硅脂,以及其他可能的软性绝缘材料;统一个制造商、统一手艺系列的产物,IGBT模块的手艺特征与划一规格的IGBT 单管根基不异。

  模块的次要劣势有以下几个:多个IGBT芯片并联,IGBT的电流规格更大。多个IGBT芯片按照特定的电路形式组合,如半桥、全桥等,能够削减外部电路毗连的复杂性。多个IGBT芯片处于统一个金属基板上,等于是在独立的散热器与IGBT芯片之间添加了一块均热板,工作更靠得住。一个模块内的多个IGBT芯片颠末了模块制造商的筛选,其参数分歧性比市售分立元件要好。模块中多个IGBT芯片之间的毗连与多个分立形式的单管进行外部毗连比拟,电路结构更好,引线电感更小。模块的外部引线端子更适合高压和大电流毗连。统一制造商的同系列产物,模块的最高电压品级一般会比IGBT 单管高1-2个品级,若是单管产物的最高电压规格为1700V,则模块有2500V、3300V 甚至更高电压规格的产物

  晶圆上的一个最小全功能单位称为Cell,晶圆朋分后的最小单位,形成IGBT 单管或者模块的一个单位的芯片单位,合称为IGBT的管芯。

  一个IGBT管芯称为模块的一个单位,也称为模块单位、模块的管芯。模块单位与IGBT管芯的区别在最终产物,模块单位没有独立的封装,而管芯都有独立的封装,成为一个IGBT管。

  比来还出了一种叫IPM的模块,把门级驱动和庇护电路也封装进IGBT模块内部,布局虽然很简单可是工作频次不克不及太高。所以使用的较少,姑且不谈。

  虽然单管的成本要远低于模块,可是单管的靠得住性远不及模块。在电动车范畴,模块曾经被大规模使用,但有一些破例就是我们中国特色主义的老年代步车还有特斯拉仍是对峙用单管。忍不住感伤特斯拉对成本的注重程度远高于对人命的注重程度。

  特斯拉Model X利用132个IGBT管,由英飞凌供给,此中后电机为96个,前电机为36个,每个单管的成本大约4-5美元,合计大约650美元。

  若是改用模块的线美元。新能源汽车传动系统特斯拉利用单管的缘由次要是成本,特别是其功率比一般的电动车要大不少,加上设想开辟周期短,不得不采用单管设想。

  比拟宝马I3,▓采用英飞凌新型HybridPACK 2模块设想,每个模块内含6个单管型IGBT,750V/660A,电流超大,只需要两个模块即可,体积大大缩小,成本大约300美元。采用英飞凌的新型HybridPACK 2模块设想,每个模块内含6个单管型IGBT,750V/660A,电流超大,只需要两个模块即可,体积大大缩小

  而IGBT工艺的环节在于散热和背板工艺。IGBT的反面工艺和尺度BCD的LDMOS没区别,区别在后背,后背工艺有几点,起首是减薄,大约需要减薄6-8毫米,减得太多容易碎片,减得太少没无效果。接下来是离子注入,注入一层薄磷做缓冲层,第四代需要两次注入磷,本来硅片就很薄了,两次注入很容易碎片。然后是清洗,接下来金属化,在后背蒸镀一层钛或银,最初是Alloy,由于硅片太薄,很容易翘曲或碎片。英飞凌出格擅长这种手艺,所以做出来的体积是同业难以跨越的方针。

  最初扯一下散热,起首需要提高 IGBT模块内部的导热导电机能和耐受功率轮回的能力, IGBT模块内部引线手艺履历了粗铝线键合、 铝带键合再到铜线键合的过程,提高了载流密度。第二点,新的焊接工艺,保守焊料为锡铅合金, 成本低廉、工艺简单, 但具有情况污染问题, 且车用功率模块的芯片温度曾经接近锡铅焊料熔点(220℃)。所以一个小小的器件对新能源汽车的成长做出了不成磨灭的贡献,对我国的汽车制造业而言,还有良多路要走。



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