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新能源汽車功率器件的發展與應用 新功率( 二 )

功率新能源器件


第三個趨勢是把IGBT和二極管做一個集成 。在這個方面，日系廠家較為領先，國內的供應商暫時還沒有看到可以批量的應用的大功率產品的出現，這是接下來國內行業要努力的方向 。由于IGBT在使用的時候，總會有一個反并聯的二極管，如果能夠集成到一起就能夠以更小的面積實現更好的性能 。另外比單個IGBT芯片的面積有所增加，熱阻會變得更低，會得到較低的一個溫升，這樣的話模塊的體積還能再縮30%，整個控制器里面的驅動板設計可能就有挑戰 。
第四個趨勢是集成化 。系統商希望我們研發出的產品集成溫度采樣和電度采樣 。一般會在IGBT模塊內集成一個NTC的熱敏電阻去監控芯片的結溫，但NTC的溫度采樣會有延遲，且和芯片實際結溫存在明顯的溫度差，所以并不能很精確地控制，要考慮很多的冗余 。現在有很多產品開始在集成的溫度采樣有二極管在芯片上，通過檢測二極管的VF可以與溫度形成線性的關系，因此我們可以很精確并實時測量芯片的結溫 。此外，引入發射極采樣端子，IGBT的電流可分為兩個部分，采樣部分跟主路的電流成一個比例關系，我們對電阻上的電壓進行采樣的時候，就能夠很精確的監控主電路的電流，甚至在某些領域可以代替電流傳感器 。
這是比亞迪半導體現在的技術路線，2018年發布了第四代IGBT，也是我們目前在比亞迪全系車上大量搭載的一代產品，表現可謂是非常優異 。高密度第五代溝槽IGBT也于今年開始量產，在低壓車型上開始搭載，測試的效果還不錯 。比亞迪半導體今年下半年預計發布第六代產品，性能會有更加明顯的提升，大家下半年可以期待一下 。
剛才提到在電驅里IGBT的發展和IGBT芯片發展的趨勢，IGBT芯片發展到現在能耗進一步降低已經變得非常困難，接下來人們更看好的是SiC 。比亞迪在去年推出的“漢”EV的車型上已全面搭載SiC模塊 。如果考慮電源系統比如OBC，比亞迪從一開始做新能源汽車就在使用SiC 。電驅系統于去年開始搭載SiC，是全球第二款采用SiC電驅的量產車型 。我們的測試結果顯示，整個電控效率基本上提升了5-8%，跟IGBT相比百公里功耗大概降低了0.5度電 。目前看來SiC的量產還是具備挑戰性，還需在經濟性上做進一步評估 。但給消費者帶來的好處是實實在在的，因為消費者駕駛車的續航里程增加了，電耗也降低了，汽車重量也變得更輕了 。
【新能源汽車功率器件的發展與應用 新功率】

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