第三个趋势是把IGBT和二极管做一个集成 。在这个方面,日系厂家较为领先,国内的供应商暂时还没有看到可以批量的应用的大功率产品的出现,这是接下来国内行业要努力的方向 。由于IGBT在使用的时候,总会有一个反并联的二极管,如果能够集成到一起就能够以更小的面积实现更好的性能 。另外比单个IGBT芯片的面积有所增加,热阻会变得更低,会得到较低的一个温升,这样的话模块的体积还能再缩30%,整个控制器里面的驱动板设计可能就有挑战 。
第四个趋势是集成化 。系统商希望我们研发出的产品集成温度采样和电度采样 。一般会在IGBT模块内集成一个NTC的热敏电阻去监控芯片的结温,但NTC的温度采样会有延迟,且和芯片实际结温存在明显的温度差,所以并不能很精确地控制,要考虑很多的冗余 。现在有很多产品开始在集成的温度采样有二极管在芯片上,通过检测二极管的VF可以与温度形成线性的关系,因此我们可以很精确并实时测量芯片的结温 。此外,引入发射极采样端子,IGBT的电流可分为两个部分,采样部分跟主路的电流成一个比例关系,我们对电阻上的电压进行采样的时候,就能够很精确的监控主电路的电流,甚至在某些领域可以代替电流传感器 。
这是比亚迪半导体现在的技术路线,2018年发布了第四代IGBT,也是我们目前在比亚迪全系车上大量搭载的一代产品,表现可谓是非常优异 。高密度第五代沟槽IGBT也于今年开始量产,在低压车型上开始搭载,测试的效果还不错 。比亚迪半导体今年下半年预计发布第六代产品,性能会有更加明显的提升,大家下半年可以期待一下 。
刚才提到在电驱里IGBT的发展和IGBT芯片发展的趋势,IGBT芯片发展到现在能耗进一步降低已经变得非常困难,接下来人们更看好的是SiC 。比亚迪在去年推出的“汉”EV的车型上已全面搭载SiC模块 。如果考虑电源系统比如OBC,比亚迪从一开始做新能源汽车就在使用SiC 。电驱系统于去年开始搭载SiC,是全球第二款采用SiC电驱的量产车型 。我们的测试结果显示,整个电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度电 。目前看来SiC的量产还是具备挑战性,还需在经济性上做进一步评估 。但给消费者带来的好处是实实在在的,因为消费者驾驶车的续航里程增加了,电耗也降低了,汽车重量也变得更轻了 。
【新能源汽车功率器件的发展与应用 新功率】
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