滿足電動汽車產業化發展需求 2形成較為完整的產業鏈。
1IGBT簡介
既具有MOSFET輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關速度高的優點, 1IGBT絕緣柵雙極晶體管)由BJT雙極型三極管)和MOS絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式電力電子器件。又具有雙極功率晶體管的電流密度大、飽和壓降低、電流處置能力強的優點。
該襯底被固定在散熱用的銅基板上。為便于系統組裝, 2IGBT模塊是由一個或多個IGBT芯片分別裝在絕緣的襯底上。且堅持模塊內外的引線電感最小,模塊中還裝置有續流二極管。
電動汽車是IGBT新興應用領域, 3IGBT主要應用領域包括工業控制、消費電子產品、計算機和網絡通信領域等。對IGBT有新的要求。
車用IGBT環境條件以及可靠性需求見表54工業級和車用級IGBT可靠性要求對比見表55
2.國外發展情況保守IGBT生產廠家主要集中在歐、美、日。
英飛凌、富士電機、三菱電機、西門康等企業專門針對車用IGBT展開研究并勝利推出產品, 其中。能滿足電動汽車需求,并在電動汽車上得到較為廣泛的應用。
目前有HybridPA CKl和HybridPA CK2兩種產品, 1英飛凌針對電動汽車推出HybridPA CK系列IGBT模塊。最大功率為20kW和80kW分別適用于輕混、全混汽車。另有PrimePA CK系列IGBT模塊,能滿足更高的功率需求,可用于卡車和客車。
其產品適用于10kW120kW驅動電機系統。 2富士電機產品在豐田混合動力凱美瑞上應用。
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。 3三菱電機主要生產IGBT模塊。
采用英飛凌的芯片, 4西門康(Semikron推出的無焊接IGBT模塊。適用于電動汽車用的22150kW電機控制器。
3.我國IGBT發展現狀
主要通過外購IGBT芯片, 1國IGBT剛剛起步。進行激進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。另有局部產業鏈下游企業通過收購介入功率半導體器件,如比亞迪和南車時代。局部企業已開始研究車用大功率IGBT模塊。
但缺乏生產制造能力, 2研發能力IGBT核心技術包括芯片和模塊封裝兩個方面。企業基本具備IGBT芯片設計能力。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。
主要應用領域為工業變頻器、焊機、感應加熱等。 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。
正處于市場客戶的認證期。企業也比較重視電動汽車領域, 目前產品尚未能完全被國內客戶所接受。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存在主要問題
關鍵技術被國外大公司壟斷, 1IGBT芯片完全依賴進口。國內難以實現突破,利息難以降低。
可靠性和電磁兼容方面存在較大問題。 2工業級產品的可靠性和穩定性與國外尚存在一定差異;車用IGBT基本處于研發階段。
日前各企業技術研發力量單薄, 3國大功率器件研發水平與國外差別較大。開發性人才以“海歸”為主。
缺乏車用級IGBT規范, 4現有規范只針對特定用途。不適用于產業化。
國電動汽車關鍵零部件發展建議
國電動汽車關鍵零部件存在主要問題歸納如下: 1.存在主要問題通過綜合分析。
電動汽車關鍵零部件上主要依賴激進產品的利潤和國家科研經費, 1電動汽車零部件廠家對進入電動汽車行業比較謹慎。研發后續投入與產業化投入缺乏,將直接影響零部件產業化發展。
整車廠與零部件廠雙方技術合作不緊密, 2目前國內產業聯盟中??缧袠I協作開發存在困難,大多數產業聯盟實際合作沒有開展。
缺乏核心研發人才, 3零部件企業研發能力缺乏。尤其是隔膜資料、電池系統集成、電力電子和電機控制系統方面的專業人才。
局部關鍵生產設備依賴進口, 4國內零部件生產設備制造企業技術力量單薄。導致投資利息增加,影響產業化進程。
尤其是關鍵電池資料、電池、電機、IGBT等, 5同前零部件規范體系尚不健全。影響行業的健康發展。
尚需進行產業化攻關。 6電動轉向、電動空調、電動真空助力制動等電動輔助系統也未形成產業化。
2.發展建議
組織聯合攻關。 1國家應切實加大資金支持。
重點支持新型動力電池及材料開發, 實施動力電池性能突破計劃。爭取掌握高比能量、低利息電池技術;增強驅動電機系統關鍵部件研發能力,提高產品集成化水平和電機系統性能;聯合攻克整車控制器開發中的共性技術,構建共性技術平臺并積累數據;對IGBT行業進行規?;⑦B續化的投入,支持車用IGBT芯片和模塊研發。
資助有條件、有實力的零部件企業進行產業化建設。 2國家應設立專項資金。
支持動力電池系統、驅動電機系統、整車控制器硬件、基礎資料、IGBT以及相關生產設備的研發和生產, 針對工業基礎好、科研開發能力和產業化能力強的企業予以重點扶持。尤其是車用動力電池和車用電機專用生產線的建設,實現產品自主化,以支撐電動汽車產業化發展。
構建適宜的產業聯盟。 3積極尋求創新合作模式。
形成有效的商業模式, 建議整車企業和零部件企業組建合資公司。以整車帶動零部件產業化的發展,有利于整車供應體系的形成。國家應對此類合資企業予以專項資金扶持或稅收上的優惠政策。
逐步解決人才短缺問題。 4采取人才引進與培養雙管齊下的措施。
企業應與高校聯合培養相關專業人才。尤其是電池隔膜、IGBT等高端研發人才嚴重缺乏的行業。 國家應鼓勵企業引進國外人才。
聯合整車、零部件骨干企業, 5建議相關部門牽頭。共同制修訂零部件規范,健全零部件規范體系。
應重點完善資料、電芯、模塊、系統的技術性能與安全標準, ①動力電池方面。建立完善的評價體系,同時應根據動力電池產品的特殊性,完善售后服務要求,兼顧電池生產廠家、整車企業和消費者三方的利益,規定合適的產品質量保證期。
應盡快完善驅動電機系統標準, ②驅動電機方面。尤其是系統可靠性、耐久性預測與快速評估方法等方面的規范。
應共同制定相關基礎性規范, ③整車控制器方面。尤其是整車控制器接口規范以及網絡通信協議規范,以提高整車控制器的通用性。
應在行業發展初期規范行業規范, 5IGBT方面。為后續發展建立基礎。
3.發展目標
關鍵零部件及其原材料研發和生產基本實現自主化。 1十二五”末。