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各国强推新能源汽车,IGBT供不应求

电动汽车网2020-08-19 07:28:22



陆芯科技


近几年来,各国都在大力推行新能源汽车的发展,而电动汽车的投入是最大的。截止到目前,已经有不少国家推出了禁止燃油车销售时间表,其中最为激进的是挪威和荷兰,他们要求2025年起禁止燃油车销售;接下来是德国和印度,其中德国是2030年禁止销售传统内燃机汽车,而印度宣称到2030年只卖电动汽车;法国计划2040年开始全面停止出售燃油车;此外,中国和英国也十分可能会加入禁售行列......

近几年来,各国都在大力推行新能源汽车的发展,而电动汽车的投入是最大的。截止到目前,已经有不少国家推出了禁止燃油车销售时间表,其中最为激进的是挪威和荷兰,他们要求2025年起禁止燃油车销售;接下来是德国和印度,其中德国是2030年禁止销售传统内燃机汽车,而印度宣称到2030年只卖电动汽车;法国计划2040年开始全面停止出售燃油车;此外,中国和英国也十分可能会加入禁售行列。

可以说,各个大国都在强力推行新能源汽车的发展,目前业界也一致认为,电动化、智能化、网联化和共享化是未来汽车的发展趋势,而电动化平台是这些技术的基础。IGBT作为新能源汽车动力、电源系统中的核心器件,需求量瞬间变大。笔者在2018年新能源与智能网联汽车创新发展论坛上听到不少从事新能源汽车产业的工程师抱怨IGBT厂商供货严重不足,难以满足他们的需求。

由于IGBT的重要性和需求量的增加,使得不少厂商都纷纷涌入。就连三菱电机这个主要关注高铁等电动机车领域内IGBT的厂商也看上了电动汽车IGBT这个“香饽饽”。

而且他们已经推出了针对汽车市场的通用型IGBT模块解决方案:J系列和J1A系列。据其大中国区三菱电机半导体应用技术中心功率器件应用技术第一课高级经理何洪涛先生介绍,J系列TPM模块采用了三菱电机独有的压注模式模块封装技术,是一种二合一IGBT模块,具有很高的可靠性,适合汽车严酷的运行对IGBT高强度的寿命密切相关的要求,有650V/300A和600A两款产品。J1系列EV PM采用了紧凑型Pin-fin结构模块封装,是一种六合一IGBT模块,具有很高的功率密度,有650V/1200V、300A~1000A等数款产品,可覆盖30kW~150kW的电机峰值功率要求,这也是三菱电机在中国市场力推的一个系列。

图1:大中国区三菱电机半导体市场中心功率器件应用市场课副经理吴佳希(左)和大中国区三菱电机半导体应用技术中心功率器件应用技术第一课高级经理何洪涛(右)。

图2:J系列T-PM产品特点。

图3:J1A系列EV-PM产品特性。

何洪涛对《电子工程专辑》表示,随着未来电动汽车内部功率单元的集成度越来越高,IGBT电流密度将成为制约整车一体化结构设计的关键,而J1A系列EV-PM的6in1模块封装,可通过改进模块内部构造和绑定线技术,以及底板冷却结构,达到减少热阻和封装尺寸的目的,从而提高功率密度,满足电动汽车的一体化设计需求。

他同时还强调了三菱电机汽车级IGBT模块的四大技术特点:

一是高可靠性,故障率是10fit。

二是直接端子绑定技术(Direct Lead Bond,DLB)。其车载级的IGBT模块使用DLB代替传统的铝绑定技术,增大了硅片接触面积,热力分布更均匀,降低了硅片的峰值温度,降低热应力。由于没有传统IGBT端子的两个绑定点和焊接点,降低了脱落的可能性,提高了寿命期。

图4:三菱电机汽车级IGBT的直接端子绑定技术。

三是安全性。IGBT保护主要是对电流和温度的保护。与传统的间接保护方式不同,三菱电机采取了在硅片上集成温度传感器和发射极电流检测,实现了快速、安全的过温和短路检测。

四是高功率密度。三菱电机采用了比竞争对手更加紧凑的封装,是的功率密度更高。未来三菱电机还会继续开发一些新的技术,利用同样的封装,改材料,增加IGBT的散热性能,提高电流能力。此外,还可以借鉴现在新的材料,比如碳化硅,进一步提高电流密度。

谈到最近英飞凌与上汽成立合作公司共同开发汽车用IGBT的事情时,何洪涛认为这个是不可避免的,三菱电机总部也不排斥这种合作方式,不过也不急于现在就去做。因为他觉得目前国内电动汽车的产量还不足以达到汽车制造商需要自己建造IGBT产线的规模。

他同时还透露,为了满足中国和欧美电动汽车市场的增长需求,三菱电机也已经在计划扩产了,而且已经提上日程了。

图5:三菱电机汽车级IGBT产品路线图。


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