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    電動汽車關鍵零部件IGBT發展現狀及趨勢分析

    編輯:杭州AG8亚集团五金製品有限公司  字號:
    摘要:電動汽車關鍵零部件IGBT發展現狀及趨勢分析
    1。IGBT簡介

    (1)IGBT(絕緣柵雙極晶體管)是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的複合全控型電壓驅動式電力電子器件,既具有MOSFET的輸入阻抗高、控製功率小、驅動電路簡單、開關速度高的優點,又具有雙極功率晶體管的電流密度大、飽和壓降低、電流處理能力強的優點。

    (2)IGBT模塊是由一個或多個IGBT芯片分別裝在絕緣的襯底上,該襯底被固定在散熱用的銅基板上。為便於係統組裝,且保持模塊內外的引線電感最小,模塊中還安裝有續流二極管。

    (3)IGBT主要應用領域包括工業控製、消費電子產品、計算機和網絡通信領域等,電動汽車是IGBT的新興應用領域,對IGBT有新的要求。

    車用IGBT環境條件以及可靠性需求見表5~4。工業級和車用級IGBT可靠性要求對比見表5~5。

    2。國外發展情況傳統IGBT生產廠家主要集中在歐、美、日。

    其中,英飛淩、富士電機、三菱電機、西門康等企業專門針對車用IGBT展開研究並成功推出產品,能滿足電動汽車需求,並在電動汽車上得到較為廣泛的應用。

    (1)英飛淩針對電動汽車推出HybridPACK係列IGBT模塊,目前有HybridPACKl和HybridPACK2兩種產品,最大功率為20kW和80kW,分別適用於輕混、全混汽車。另有PrimePACK係列IGBT模塊,能滿足更高的功率需求,可用於卡車和客車。

    (2)富士電機產品在豐田混合動力凱美瑞上應用,其產品適用於10kW~120kW驅動電機係統。

    (3)三菱電機主要生產IGBT模塊,分立器件由瑞薩半導體(三菱電機與日立合資)生產。其車用IGBT產品已經應用到本田和豐田等汽車廠商的混合動力汽車上。

    (4)西門康(Semikron)推出的無焊接IGBT模塊,采用英飛淩的芯片,適用於電動汽車用的22~150kW電機控製器。

    3。我國IGBT發展現狀

    (1)我國IGBT剛剛起步,主要通過外購IGBT芯片,進行傳統工業級標準模塊的封裝,主要企業有江蘇宏微、南京銀茂、嘉興斯達、威海星佳、廈門宏發等公司。另有部分產業鏈下遊企業通過收購介入功率半導體器件,如比亞迪和南車時代。部分企業已開始研究車用大功率IGBT模塊。

    (2)研發能力IGBT的核心技術包括芯片和模塊封裝兩個方麵。企業基本具備IGBT芯片設計能力,但缺乏生產製造能力,產業化尚待時日;企業通過引進國外設備和歸國人才,目前已基本具備模塊設計、封裝、檢測分析能力,可實現IG鄄BT模塊的自主生產。

    (3)產品情況現階段我國IGBT模塊一般集中在600V和1200V,電壓等級更高的產品在研發中,主要應用領域為工業變頻器、焊機、感應加熱等。

    目前產品尚未能完全被國內客戶所接受,正處於市場客戶的認證期。企業也比較重視電動汽車領域,對車用IGBT模塊進行研發,日前僅有少量樣機應用,其產業化還有待產品技術的提升和市場的培育。
    4。我國IGBT存在的主要問題

    (1)IGBT芯片完全依賴進口,關鍵技術被國外大公司壟斷,國內難以實現突破,成本難以降低。

    (2)工業級產品的可靠性和穩定性與國外尚存在一定差距;車用IGBT基本處於研發階段,在可靠性和電磁兼容方麵存在較大問題。

    (3)我國大功率器件研發水平與國外差距較大,日前各企業技術研發力量薄弱,開發性人才以“海歸”為主。

    (4)現有標準隻針對特定用途,缺乏車用級IGBT標準,不適用於產業化。

    我國電動汽車關鍵零部件發展建議

    1。存在的主要問題通過綜合分析,我國電動汽車關鍵零部件存在的主要問題歸納如下:

    (1)電動汽車零部件廠家對進入電動汽車行業比較謹慎,在電動汽車關鍵零部件上主要依賴傳統產品的利潤和國家科研經費,研發後續投入與產業化投入不足,將直接影響零部件產業化發展。

    (2)目前國內產業聯盟中,整車廠與零部件廠雙方技術合作不緊密,跨行業協作開發存在困難,大多數產業聯盟實際合作沒有開展。

    (3)零部件企業研發能力不足,缺乏核心研發人才,尤其是隔膜材料、電池係統集成、電力電子和電機控製係統方麵的專業人才。

    (4)國內零部件生產設備製造企業技術力量薄弱,部分關鍵生產設備依賴進口,導致投資成本增加,影響產業化進程。

    (5)同前零部件標準體係尚不健全,尤其是關鍵電池材料、電池、電機、IGBT等,影響行業的健康發展。

    (6)電動轉向、電動空調、電動真空助力製動等電動輔助係統也未形成產業化,尚需進行產業化攻關。

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