新能源汽车界都在关注的IGBT到底是个啥?它为何如此重要?

新能源汽车界都在关注的IGBT到底是个啥?它为何如此重要?_58汽车

IGBT,即绝缘栅双极型晶体管,是一种复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件,融合了MOSFET和BJT的优点,具有驱动功率小、饱和压降低等特点。它在能源转换与传输中起着心脏般的重要作用,是自动控制和功率变换的核心器件,被誉为电力电子装置的“CPU”。IGBT芯片虽小,却对电动汽车性能有着决定性影响,直接控制驱动系统直、交流电的转换,提升整车的加速性能。然而,IGBT芯片的设计门槛高、制造技术难、资金投入大,长期以来基本被国外巨头垄断,国内中高端IGBT产能严重不足,长期依赖进口。这不仅增加了成本,更存在潜在风险。比亚迪在IGBT领域的技术突破,打破了外资寡头垄断的市场格局,为中国新能源汽车产业的发展注入了新动力。比亚迪的IGBT4.0技术具有以下优势:1. 电流输出能力较市场主流IGBT高15%,支持整车更强的加速能力和更大的功率输出。2. 综合损耗降低约20%,显著降低整车电耗。3. 温度循环寿命是市场主流IGBT的10倍以上,提高车辆在极端气候、路况下的可靠性和使用寿命。比亚迪的IGBT技术至少达到了世界平均水平,其搭载自家IGBT模块的车型如唐DM、宋EV等市场评价良好,证明了其技术的可靠性和先进性。这一突破不仅提升了中国新能源汽车产业的竞争力,更为国内相关产业的发展提供了有力支撑,具有重要的战略意义。

前几日,比亚迪发布了车规级领域的IGBT4.0技术和芯片,国内整个新能源业界震动,朋友圈各类探讨之声不绝于耳。特别是近来,伴随着以美国为首的西方世界对我国的技术打压和封锁势头越来越盛(eg:中兴事件、孟晚舟事件等),这次BYD的IGBT技术发布活动在业内甚至有一丝全民同欢的意味了。

那到底这个IGBT是个啥,为啥值得这么引人关注?我简单问了下身边从事新能源汽车的小伙伴,虽然大家都听过IGBT,但芯片和模块长得是什么样子,具体有什么作用,也有不少人讲不出个一二三。伴随这些问题,汇总了一些简单的资料,我们一起来学习下。

IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)全称是“绝缘栅双极型晶体管”,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。IGBT融合了MOSFET以及BJT两种器件的优点,如驱动功率小,饱和压降低等。

IGBT芯片只有人的指甲盖那么大小,其上蚀刻十几万乃至几十万的微观结构电路,只有借助显微镜才能看清。然而,就是这个指甲盖大小的东西,却在能源转换与传输中起着心脏般的重要作用,它是自动控制和功率变换的核心器件,是影响电动汽车性能的核心技术。它被称为电力电子装置的“CPU”。形象地说,IGBT就是一个控制电能的超级开关。

采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键技术。IGBT约占整车成本的5-10%,是除电池之外成本第二高的元件。

电动汽车上用的IGBT多指驱动电机控制器MCU中使用的功率变换器件,其实在充电机、电控转向系统、高压变频空调等方面也有诸多应用。

对于电动汽车MCU产品来说,IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换,决定了车辆的扭矩和最大输出功率等。其优异的电流输出控制能力可提升新能源车的输出功率,直接提升整车的加速性能。

IGBT芯片属于汽车功率半导体的一种,因设计门槛高、制造技术难、资金投入大,被业内称为电动汽车核心技术的“珠穆拉玛峰”。此前,这样重要的功率器件,却长期以来基本被英飞凌、三菱、富士电机、仙童等国外巨头垄断全球市场。在国内市场,中高端IGBT产能严重不足,长期依赖国际巨头,导致“一芯难求”。

此前,中车株洲所研发出的具有完全自主知识产权的IGBT芯片主要用在轨道交通领域,要普及到电动汽车领域,尚需时日。

也就是说,在比亚迪研发IGBT之前,国内所有在电动汽车MCU、变频空调、电焊机和变频器等产品上用的IGBT芯片基本都靠进口,高质量的IGBT芯片国内基本没有,在交货周期和采购价格上也完全受制于国外公司,使我国电力电子装备产业的关键器件供货存在潜在风险。

至于这个风险有大多,除了与当前国际环境有密切关系外,还与科技届臭名昭著的《瓦森纳协定》相关,不清楚的朋友可以自行问度娘。

随着以比亚迪为代表的本土新能源汽车厂商在IGBT领域实现技术的突破,中国这种“外资寡头垄断”的市场格局正在被逐渐瓦解。这是这次引人关注、大快人心的主要原因。

以下是比亚迪自己的宣传,大家可以自己感受下:

1.电流输出能力较当前市场主流的IGBT高15%,支持整车具有更强的加速能力和更大的功率输出能力。

2.同等工况下,综合损耗较当前市场主流的IGBT降低了约20%。这意味着电流通过IGBT器件时,受到的损耗降低,使得整车电耗显著降低。

3.温度循环寿命可以做到当前市场主流IGBT的10倍以上。这意味着比亚迪电动车在应对各种极端气候、路况时,能有更高的可靠性和更长的使用寿命。

看完觉得如何?反正我觉得好像很NB。就算你说吹牛,没点底气也不敢啊,这么大的公司吹牛可是有风险的!况且,市面上的唐DM、宋EV等搭载自家IGBT模块的车型评价的确还行,所以说,比亚迪这个IGBT技术应该至少达到了世界平均水平,我想这个说法应该是经得起推敲的。

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