igbt在電動汽車應用

⑴ 為什麼說新能源汽車的核心是IGBT

IGBT約占電機驅動系統成本的一半，而電機驅動系統占整車成本的15-20%，也就是說IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車的能源效率。不僅電機驅動要用IGBT，新能源的發電機和空調部分一般也需要IGBT。 不僅是新能源車，直流充電樁和機車(高鐵)的核心也是IGBT管，直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT。電力機車一般需要 500 個IGBT 模塊，動車組需要超過100個IGBT模塊，一節地鐵需要50-80個 IGBT 模塊。三菱電機的HVIGBT已經成為業內默認的標准，中國的高速機車用IGBT由三菱完全壟斷，同時歐洲的阿爾斯通、西門子、龐巴迪也是一半以上採用三菱電機的IGBT。

一個IGBT管芯稱為模塊的一個單元，也稱為模塊單元、模塊的管芯。模塊單元與IGBT管芯的區別在最終產品，模塊單元沒有獨立的封裝，而管芯都有獨立的封裝，成為一個IGBT管。近來還有一種叫IPM的模塊，把門級驅動和保護電路也封裝進IGBT模塊內部，這是給那些最懶的工程師用的，不過工作頻率自然不能太高咯。單管的價格要遠低於模塊，但是單管的可靠性遠不及模塊。全球除特斯拉和那些低速電動車外，全部都是使用模塊，只有特斯拉對成本的重視程度遠高於對人命的重視程度。特斯拉Model X使用132個IGBT管，由英飛凌提供，其中後電機為96個，前電機為36個，每個單管的價格大約4-5美元，合計大約650美元。如果改用模塊的話，估計需要12-16個模塊，成本大約1200-1600美元。特斯拉使用單管的原因主要是成本，尤其是其功率比一般的電動車要大不少，加上設計開發周期短，不得不採用單管設計。相比寶馬I3，採用英飛凌新型HybridPACK 2模塊設計，每個模塊內含6個單管型IGBT，750V/660A，電流超大，只需要兩個模塊即可，體積大大縮小，成本大約300美元。

⑵ IGBT應用領域

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管。
應用領域主要有：
1，工業方面：電焊機，工業加熱，電鍍電源等。
2，電器方面：電磁爐，商用電磁爐，變頻空調，變頻冰箱等。
3，新能源方面：風力發電，電動汽車等。
總之，IGBT已經應用到生活的各個方面了，以後還會更加廣泛！

⑶ IGBT的應用

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)

絕緣柵雙極型功率管

是由BJT(雙極型三極體)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半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。

igbt是vmos和bjt組成，vmos是V型場效應管，電壓驅動器件，輸入阻抗高，但是輸入電容大， igbt是voms在前，bjt在後，好處是在高壓大電流應用的時候，後級的bjt壓降小，導通電阻的，效率高

非常適合應用於直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域

IGBT器件將不斷開拓新的應用領域，為高效節能、節材，為新能源、工業自動化(高頻電焊機, 高頻超聲波, 逆變器, 斬波器, UPS/EPS, 感應加熱)提供了新的商機。

簡單點說就是大功率的開關器件
具體可以參考網路：http://ke..com/view/115175.html?wtp=tt

主要作用是：變頻器，光伏逆變器，風電變流器等

主要應用領域為：

1，工業方面：電焊機，工業加熱，電鍍電源等。
2，電器方面：電磁爐，商用電磁爐，變頻空調，變頻冰箱等。
3，新能源方面：風力發電，電動汽車等。
總之，IGBT已經應用到生活的各個方面了，只要牽扯到電力，與開關的地方就能用到它

⑷ 你們知道華微電子的IGBT產品應用在哪些領域嗎

目前華微電子已經攻破了IGBT產品五大關鍵技術的難關， 主要應用在新能源電動汽車、變頻家電和電磁爐等領域。

⑸ 你好，想請教下目前用在電動汽車電池模塊方面使用的高壓直流繼電器會不會被IGBT取代，為什麼謝謝

目前來說還不會，igbt開關控制快，但是電池的繼電器不遠長期頻繁的開閉控制，也不需那麼快。成本igbt比繼電器高很多。

⑹ IGBT用途

用於中高容量功率場合，如切換式電源供應器、馬達控制與電磁爐。

電聯車或電動車輛之馬達驅動器、變頻冷氣、變頻冰箱，甚至是大瓦特輸出音響放大器的音源驅動元件。

IGBT特點在於可以大功率場合可以快速做切換動作，因此通常應用方面都配合脈沖寬度調變（Pulse Width Molation,PWM）與低通濾波器（Low-pass Filters）。

由於半導體元件技術的精進，半導體原料品質的提升，IGBT單價價格越來越便宜，其應用范圍更貼近家用產品范圍，不再只是高功率級的電力系統應用范疇。

如電動車輛與混合動力車的馬達驅動器便是使用IGBT元件，豐田汽車第二代混合動力車Prius II便使用50kw IGBT模組變頻器控制兩組交流馬達/發電機 以便與直流電池組作電力能量之間的轉換。

(6)igbt在電動汽車應用擴展閱讀：

IGBT的阻斷與閂鎖：

當集電極被施加一個反向電壓時， J1 就會受到反向偏壓控制，耗盡層則會向N-區擴展。因過多地降低這個層面的厚度，將無法取得一個有效的阻斷能力，所以，這個機制十分重要。

另一方面，如果過大地增加這個區域尺寸，就會連續地提高壓降。 第二點清楚地說明了NPT器件的壓降比等效(IC 和速度相同) PT 器件的壓降高的原因。

當柵極和發射極短接並在集電極端子施加一個正電壓時，P/N J3結受反向電壓控制。此時，仍然是由N漂移區中的耗盡層承受外部施加的電壓。

IGBT在集電極與發射極之間有一個寄生PNPN晶閘管，如圖1所示。在特殊條件下，這種寄生器件會導通。

這種現象會使集電極與發射極之間的電流量增加，對等效MOSFET的控制能力降低，通常還會引起器件擊穿問題。

晶閘管導通現象被稱為IGBT閂鎖，具體地說，這種缺陷的原因互不相同，與器件的狀態有密切關系。通常情況下，靜態和動態閂鎖有如下主要區別：

當晶閘管全部導通時，靜態閂鎖出現。 只在關斷時才會出現動態閂鎖。這一特殊現象嚴重地限制了安全操作區 。

為防止寄生NPN和PNP晶體管的有害現象，有必要採取以下措施： 防止NPN部分接通，分別改變布局和摻雜級別。 降低NPN和PNP晶體管的總電流增益。

此外，閂鎖電流對PNP和NPN器件的電流增益有一定的影響，因此，它與結溫的關系也非常密切；在結溫和增益提高的情況下，P基區的電阻率會升高，破壞了整體特性。

因此，器件製造商必須注意將集電極最大電流值與閂鎖電流之間保持一定的比例，通常比例為1：5。

⑺ 電動車里的IGBT是什麼，比亞迪在這方面做得如何

這么說吧，凡是涉及到核心的技術最好是自己開發，如果依賴進口萬一人家不賣給你那豈不是被人完全遏制住？現在隨著IGBT產品量產，中國已經可以和歐洲、日本三分天下了。

⑻ 從電動車上的IGBT模塊是什麼

IGBT模塊根據控制器主板的指令，請輸入的高壓直流電流逆變成，頻率可調的三相交流電流供給配套的驅動電機使用在能量回收過程中，對三項交流電進行整流，同時檢測直流母線電壓驅動電機電流以及IGBT模塊溫度，並將檢測信號反饋給mcu

⑼ 比亞迪的IGBT真的很牛

就像華為的海思晶元，近兩年，汽車行業內的IGBT逐漸為人所熟知。
新能源汽車的成本構成中，最大頭當然是動力電池，第二高的就是IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）。作為與動力電池電芯齊名的「雙芯」之一，占整車成本約5%左右的IGBT，正在變得越來越重要。
IGBT能有多重要？就在於，它能直接控制驅動系統直、交流電的轉換，決定電動車扭矩和最大輸出功率等核心指標，可謂「牽一發而動全身」。
所以，近日總投資10億元的比亞迪IGBT項目在長沙正式動工，無疑就非常令人矚目。據悉，該項目設計年產25萬片8英寸晶圓的生產線，投產後可滿足年裝50萬輛新能源汽車的產能需求。
如今，比亞迪IGBT晶元晶圓的產能已經達到5萬片/月，預計2021年可達到10萬片/月，一年可供應120萬輛新能源車，也就是相當於2019年新能源汽車銷量的總數。
不過，我們關心的是，對於比亞迪來說，其IGBT技術達到了什麼程度？在整個IGBT格局中，比亞迪處於一個什麼位置？
打破壟斷
作為一種功率半導體，IGBT應用非常廣泛，小到家電、大到飛機、艦船、交通、電網等戰略性產業。此外，IGBT還是國家「02專項」的重點扶持項目，已經全面取代了傳統的Power MOSFET，被稱為電力電子行業里的「CPU」。
在新能源領域，IGBT的應用也非常重要。比如，在電動汽車的「三電」方面，TESLA的Model S使用的三相非同步驅動電機，其中每一相的驅動控制需要使用28顆塑封的IGBT晶元，三相共需要使用84顆IGBT晶元。算算總量，就可知需求的龐大。此外，充電樁的核心部件也要用到IGBT晶元。
但是，長期以來，被壟斷在少數IDM（Integrated device manufacturer）手上，比如英飛凌Infineon、富士電機、三菱等外資企業。
數據顯示，2019年期間，英飛凌為國內電動乘用車市場供應62.8萬套IGBT模塊，市佔率達到58%。而比亞迪供應了19.4萬套，市佔率達到18%。可以說，如果沒有比亞迪，中國車規級IGBT晶元市場國內企業一直被「卡脖子」的局面無法緩解。這是實情。
比亞迪打破國際巨頭的壟斷，是值得高興的事。不過，值得注意的是，如果按照之前2019年比亞迪IGBT自供比率約在70%(或以上)的預測，也就是接近15萬套來算，對外供應的量也就是4萬多套，比亞迪還是相當保守的。
所以，4月14日比亞迪宣布通過整合公司半導體業務、成立獨立的「比亞迪半導體有限公司」，就是想使IGBT業務量擴大，提升其商業前景。根據中金公司的預計，比亞迪半導體拆分上市後市值可達300億元，無疑也只有外供IGBT才能帶來如此效益。
按照2018年的相關統計，在一輛純電動汽車中，IGBT約占驅動電機系統成本的一半，而驅動電機系統占整車成本的15~20%，也就是說IGBT占整車成本的7~10%。而據中信證券報告顯示，IGBT目前在插電混動車型上約佔2500~3500元成本，A級以上純電動車IGBT單車成本在2000~4000元，豪華車相對高一點，在5000元以上。
而且，中信證券認為，全球電動車高增長（尤其是A級以上車型）將帶動IGBT需求放量，2020年行業空間約97億元，預計2025年有望達到370億元，年復合增長率超過30%。所以說，如果比亞迪IGBT銷量擴大，收益當然可觀。
據悉，比亞迪下一步的規劃是讓IGBT的外供比例爭取超過50%。而之前比亞迪的孤單，顯示出關鍵零部件領域自主品牌的技術弱勢,現在局面有所緩解。不過，如果我們從國際IGBT技術發展趨勢來看，比亞迪還得加快步伐。
競爭的格局
之前，比亞迪已經在秦、唐等多個車型中採用自主研發的IGBT，但直到2018年9月，才第一次對外宣布。從專利數量來說，截至2018年11月，比亞迪在該領域累計申請IGBT相關專利175件，其中授權專利114件。
截至目前，比亞迪車用IGBT裝車量已累計超過60萬只。如果我們光看比亞迪的報道，自豪感會油然而生。但是，放眼望去，比亞迪面對的都是強手。
從IGBT的應用電壓來看，汽車主要是600V到1200V之間，這個區間里英飛凌Infineon具有壓倒性優勢，安森美雖然在600V-1200V領域也有市場，但主要是非車載領域。而三菱和富士電機瓜分了日本市場，豐田混動所用的IGBT全部內部完成，有自己完整的IGBT生產供應鏈。
江山代有才人出，除了這幾家巨頭，根據IHS Markit的最新報告，一家2018年度IGBT模塊全球市場份額佔有率排名第8位、唯一進入世界排名TOP10的中國企業——斯達半導（603290），也已成為比亞迪的勁敵。
根據上市剛剛兩個月的斯達半導的年報，其去年生產的車規級 IGBT 模塊已經配套了超過 20 家車企，合計配套超過16萬輛新能源汽車（而根據NE時代的統計，2019年斯達供應了17,129套IGBT模塊，市佔率1.6%。）如果加上在工業控制及電源行業、變頻白色家電及其他行業的應用，斯達半導的IGBT營收已經超過了比亞迪半導體。
不僅如此，就IGBT技術實力來看，比亞迪發展到了IGBT 4.0（相當於國際第五代），而斯達半導已經發展到了第六代，該公司基於第六代Trench Field Stop技術的650V/750V IGBT 晶元及配套的快恢復二極體晶元，已在新能源汽車行業實現應用。
從全球看，IGBT目前已經發展到7.5代，第7代由三菱電機在2012年推出，三菱電機目前的水平可以看作7.5代，而比亞迪2018年12月12日才發布IGBT 4.0技術（也就是國際上第五代技術），所以說，目前的差距還是很大的。
差距有多大？
不過，IGBT技術目前接近封頂也是公認的。當今科技日新月異，IGBT的戰場之外，下一代爭奪將在SiC（碳化硅）技術上。豐田汽車就表示過:「SiC具有與汽油發動機同等的重要性。」
其實，碳化硅（SiC）是一種廣泛使用的老牌工業材料，1893年已經開始大規模生產了。作為第三代半導體材料，發展潛力巨大。而且，SiC技術已經在日本全面普及，無論三菱這樣的大廠還是富士電機、Rohm這樣的小廠，都有能力輕松製造出SiC元件。
鑒於SiC的重要性,豐田的策略是完全自主生產。實際上，豐田從上世紀80年代就開始了SiC的研究,領先全球30年。到2014年，豐田已經能試產關鍵的SiC基板。
?
這里說句題外話，SiC基板是關鍵，而落後日本企業很多的英飛凌，2016年7月決定收購的美國CREE集團旗下電源和RF部門(「Wolfspeed」),核心就是SiC基板技術。不過，最終被美國的外國投資委員會（CFIUS）以關繫到國家安全的原因否了。
目前，比亞迪也已研發出SiC MOSFET。預計到2023年，比亞迪將採用SiC基半導體全面替代硅基半導體，這樣的話，整車性能在現有基礎上可以再提升10%。除了驅動效率提高，SiC MOSFET體積可以減少70~80%，這也是業內公認的，SiC是新能源車提高效率最有效的技術。
當然，光晶元提升還不行，整合材料（高純碳化硅粉）、單晶、外延、晶元、封裝等SiC基半導體全產業鏈也要跟進，才能進一步降低SiC器件的製造成本，加快其在電動車領域的應用。
所以，從技術上來說，比亞迪要追趕的路還很長。而且相對於斯達半導的全球化業務，比亞迪IGBT的國外業務還有待展開。不過相比較而言，比亞迪在國內自主品牌中還是取得了一定的優勢，就像華為手握晶元終極武器一樣。面對汽車行業百年未有之變局，技術驅動將重新構建行業格局，無疑是沒錯的。
文/王小西
---------------------------------------------------------------------------
【微信搜索「汽車公社」、「一句話點評」關注微信公眾號，或登錄《每日汽車》新聞網了解更多行業資訊。】
本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。