1、一文讀懂 IGBT 在新能源電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用1、IGBT定義IGBT（I nsulated Gate Bipolar Tran sistor），絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊是由IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與FWD（續(xù)流二極管芯片）通過(guò) 特定的電路橋接圭寸裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品2、IGBT的用途IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?俗稱(chēng)電力電子裝置的“CPU”， 應(yīng)用于直流電 壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車(chē)與新能源裝 備等領(lǐng)域。封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上3、IGBT模塊的特點(diǎn)IGBT模塊具有節(jié)能、安裝維修方便、散

2、熱穩(wěn)定等特點(diǎn)當(dāng)前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的多為此類(lèi)模塊化產(chǎn)品，一般所說(shuō)的IGBT也指IGBT模塊4、用最簡(jiǎn)單的語(yǔ)言概括IGBT的功能和作用控制能源的變換和傳輸5、為什么電動(dòng)汽車(chē)需要IGBT?IGBT的作用是交流電和直流電的轉(zhuǎn)換，同時(shí)IGBT還承擔(dān)電壓的高低轉(zhuǎn)換的功能。外界充電的時(shí)候是交流電，需要通過(guò)IGBT轉(zhuǎn)變成直流電然后給電池，同時(shí)要把220V電壓轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷阂陨喜拍芙o電池組充電。電池放電的時(shí)候，把通過(guò)IGBT把直流電轉(zhuǎn)變成交流電機(jī)使用的交流電，同時(shí)起到對(duì) 交流電機(jī)的變頻控制，當(dāng)然變壓是必不可少的IGBT是功率半導(dǎo)體器件，可以說(shuō)是電動(dòng)車(chē)的的核心技術(shù)之一，IGBT的好壞直接影響電動(dòng)車(chē)功率的釋放速度。6、

3、IGBT的工作原理以空調(diào)壓縮機(jī)為例：國(guó)內(nèi)規(guī)定的電壓220V，頻率50Hz的電流經(jīng)整流濾波后得到310V左右的直流電，此直流電經(jīng)過(guò)逆變后，就可以得到用以控制壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻電源， 這就能將50赫茲的電網(wǎng)頻率轉(zhuǎn)變?yōu)?0-130赫茲，利用電源頻率可以控制平滑控制壓縮 機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到自動(dòng)無(wú)級(jí)變速，使壓縮機(jī)始終處于最佳工作狀態(tài)。在電動(dòng)車(chē)上，可以把電機(jī)看成壓縮機(jī)。兩者原理幾乎完全一致。7、IGBT在現(xiàn)代交通系統(tǒng)中的重要性直流充電樁30%的原材料成本是IGBT電力機(jī)車(chē)一般需要500個(gè)IGBT模塊動(dòng)車(chē)組需要超過(guò)100個(gè)IGBT模塊一節(jié)地鐵需要50-80個(gè)IGBT模塊8、IGBT成本的重要性IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系

4、統(tǒng)成本的一半，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車(chē)成本的15-20%，也就是說(shuō)IGBT占整車(chē)成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車(chē)的能 源效率。2016年全球電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量大約200萬(wàn)輛，共消耗了大約9億美元的IGBT管，平均每 輛車(chē)大約450美元，是電動(dòng)車(chē)?yán)锍姵赝庾畎嘿F的部件。9、豐田是世界上唯一能自產(chǎn)IGBT的車(chē)廠也正因?yàn)镮GBT太重要，豐田在開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力車(chē)時(shí)就認(rèn)定IGBT管要完全控制在手中, 豐田也是全球唯一能夠自產(chǎn)IGBT管的汽車(chē)廠家（自產(chǎn)，而不是買(mǎi)別人的晶圓再做封裝）， 普銳斯也因此獲得強(qiáng)大的生命力，也是目前全球唯一的強(qiáng)混合動(dòng)力車(chē)。10、 中國(guó)高鐵IGBT市場(chǎng)已基本被日本三菱壟斷

5、三菱電機(jī)生產(chǎn)的IGBT已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)的高速機(jī)車(chē)用IGBT由三菱完 全壟斷，同時(shí)歐洲的阿爾斯通、西門(mén)子、龐巴迪也是一半以上采用三菱電機(jī)的IGBT11、 英飛凌則包攬了幾乎所有電動(dòng)汽車(chē)的IGBT除了日系廠家，英飛凌包攬了幾乎所有電動(dòng)車(chē)的IGBT，而三菱電機(jī)則沉醉于中國(guó)高鐵的豐厚利潤(rùn)中無(wú)法自拔，在低于2500V市場(chǎng)幾乎一無(wú)所獲。12、特斯拉用IGBT的成本情況特斯拉Model X使用132個(gè)IGBT管，由英飛凌提供，其中后電機(jī)為96個(gè)，前電 機(jī)為36個(gè)，每個(gè)單管的價(jià)格大約4-5美元，合計(jì)大約650美元。如果改用模塊的話(huà)，估計(jì)需要12-16個(gè)模塊，成本大約1200-1600美元。特斯拉使

6、用單管的原因主要是成本，尤其是其功率比一般的電動(dòng)車(chē)要大不少，加上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短，不得不采用單管設(shè)計(jì)。13、中國(guó)制造IGBT的現(xiàn)狀I(lǐng)GBT目前已經(jīng)發(fā)展到7.5代，第7代由三菱電機(jī)在2012年推出，三菱電機(jī)目前的 水平可以看作7.5代，同時(shí)IGBT的下一代SiC技術(shù)已經(jīng)在日本全面普及，無(wú)論三菱這樣 的大廠還是Fuji、Rohm這樣的小廠都有能力輕松制造出SiC元件，我國(guó)目前停留在第 三代水平上，差距在20年以上。自第六代以后，IGBT自身的潛力已經(jīng)挖掘的差不多了，大家都把精力轉(zhuǎn)移到IGBT的封裝上，也就是散熱車(chē)用IGBT的散熱效率要求比工業(yè)級(jí)要高得多，同時(shí)還要考慮強(qiáng)振動(dòng)條件，汽車(chē)級(jí)的IGBT遠(yuǎn)在工業(yè)級(jí)之上。散熱的關(guān)鍵是材料，而材料科學(xué)是一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)的體現(xiàn)，中國(guó)在這方面非常落 后，日本則遙遙領(lǐng)先，不僅在德國(guó)之上，還在美國(guó)之上。陜西圖靈電子科技有限公司是一家集電子封裝材料、新型焊接材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、咨詢(xún)及技術(shù)服務(wù)于一體的綜合性科技公司。圖靈擁有自己的模具加工中心和模具庫(kù)，采用精密