技術(shù)創(chuàng)新，始終是推動(dòng)新能源汽車發(fā)展的核心引擎。當(dāng)前，以整車技術(shù)為依托、三電核心技術(shù)為牽引的新能源汽車核心技術(shù)體系，正全面朝著智能化、網(wǎng)聯(lián)化邁進(jìn)，緊密圍繞安全、續(xù)航、充電、動(dòng)力、體驗(yàn)等消費(fèi)核心需求，正推動(dòng)新能源汽車快速向前，既解決產(chǎn)品當(dāng)前存在的問題，也引領(lǐng)產(chǎn)品的前瞻性發(fā)展，助推汽車工業(yè)的轉(zhuǎn)型與汽車社會(huì)的變革。

一、先進(jìn)能量轉(zhuǎn)換控制模塊

新能源汽車控制器的核心是功率半導(dǎo)體，目前車用高壓大功率條件下則主要采用基于Si基的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)模塊。IGBT模塊是由IGBT與FWD（續(xù)流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導(dǎo)體產(chǎn)品，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱電力電子裝置的“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)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域。

在新能源汽車領(lǐng)域，車用IGBT控制著電能的通斷與轉(zhuǎn)換（交直流轉(zhuǎn)換、高低壓轉(zhuǎn)換等），電池、電機(jī)、DCDC、車載充電機(jī)等均需要它，它直接決定了新能源汽車的驅(qū)動(dòng)性能、能耗、充電速率等關(guān)鍵指標(biāo)。

IGBT芯片是絕對(duì)意義上的“卡脖子”技術(shù)，目前車規(guī)級(jí)IGBT由于非常高的技術(shù)壁壘，尚屬于藍(lán)海市場(chǎng)。先前國內(nèi)市場(chǎng)主要依賴于進(jìn)口，來自英飛凌、三菱電機(jī)等，幾乎沒有自主話語權(quán)。目前比亞迪打破了這一壟斷，已經(jīng)成功掌握了IGBT核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)和制造，并成功裝車。其產(chǎn)品在芯片功率損耗、散熱控制、導(dǎo)通壓降、電流輸出等關(guān)鍵指標(biāo)上，均表現(xiàn)優(yōu)異。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，車用電壓平臺(tái)不斷升高（戴姆勒、保時(shí)捷已經(jīng)嘗試推出800V的車用高壓平臺(tái)），更加耐高壓和高功率的功率半導(dǎo)體成為新的需求。替換IGBT的下一代功率半導(dǎo)體是SiC MOSFET。SiC能將新能源汽車的效率再提高10%，但目前限制SiC應(yīng)用的主要是兩方面，一是價(jià)格，其價(jià)格是傳統(tǒng)Si型IGBT的6倍；其次是電磁干擾。SiC的開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)Si型IGBT，回路寄生參數(shù)已經(jīng)大到無法忽略。

目前，特斯拉Model 3是最早采用SiC的電動(dòng)汽車，正在快速刺激SiC基功率器件的應(yīng)用，國內(nèi)以比亞迪為代表的企業(yè)也在積極推進(jìn)SiC的開發(fā)，比亞迪預(yù)計(jì)在2023年采用SiC基半導(dǎo)體全面替代Si基半導(dǎo)體。未來，功率半導(dǎo)體技術(shù)的迭代創(chuàng)新，將推動(dòng)新能源汽車性能、效率、能耗、成本等各項(xiàng)指標(biāo)全面提升，同時(shí)基于功率半導(dǎo)體展開的技術(shù)創(chuàng)新將成為新能源汽車致勝的關(guān)鍵。

（本文摘自由中國汽研、汽車之家及CEVE規(guī)程聯(lián)合出版的《2019中國汽車技術(shù)發(fā)展與消費(fèi)者洞察研究報(bào)告 新能源汽車篇》一書）

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >