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为什么新能源汽车要用到IGBT?IGBT用于电动汽车的哪些领域?

说到新能源汽车就一定会听到过“IGBT”;IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管是由MOS管和三极管结合组成的,IGBT作为能源变换与传输的核心器件其优点是高耐压、大通路电流、低导通阻抗、不消耗驱动电流,非常适合大功率驱动场景。

为什么说IGBT是新能源汽车的核心技术呢?新能源汽车,即动力系统组成部分中有非传统燃料作为动力来源的驱动方式。目前所有的新能源汽车,最明显的特点是电池和电机驱动系统作为汽车动力来源,电机驱动系统中的电机控制器,最广泛的方案就是使用IGBT。

IGBT约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的15-20%,也就是说IGBT占整车成本的7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,也决定了整车的能源效率。

新能源汽车的生产需要用到的芯片可达到500-800个,有的甚至超过1000个不同类型的芯片;汽车的芯片种类主要包括主控芯MCU、存储芯片、传感器类器件、IGBT功率类芯片、其次是信号链类的通信芯片;IGBT可以说是电动车的的核心技术之一,IGBT的好坏直接影响电动车功率的释放速度。

新能源汽车是通过电池驱动电机来给汽车提供动力输出的,所以存在交流市电给汽车电池充电和电池放电来驱动电机使汽车行驶的场景;这两个过程都是需要通过使用IGBT设计的电路来实现;其次IGBT是除电池之外成本第二高的元件,也决定了整车的能源效率。

不仅电机驱动要用IGBT,新能源的发电机和空调部分一般也需要IGBT;不仅是新能源车,直流充电桩和机车(高铁)的核心也是IGBT管,直流充电桩30%的原材料成本就是IGBT。电力机车一般需要500个IGBT模块,动车组需要超过100个IGBT模块,一节地铁需要50-80个IGBT模块。

一、IGBT应用在充电桩

220V交流市电给电池充电时,需要通过IGBT设计的电源转换电路将交流电转变成直流电给电池充电,同时要把220V电压转换成适当的电压以上才能给电池组充电。

比如特斯拉的快充为高功率直流电充电,充电功率一般可达40kW以上,把电网的交流电转化成直流电,输送到汽车的快充口,电能直接进入电池充电。

二、IGBT应用在电机驱动

新能源汽车使用的是三相异步交流电机,电池的直流电是不能直接驱动电机转动的,电池放电驱动电机的时候,通过IGBT组成的电路,把直流电转变成交流电机使用的交流电,同时起到对交流电机的变频和变压的控制。

三、IGBT应用在车载空调

新能源汽车车载空调的工作原理与电动驱动相同,即通过逆变器将电池的直流电转换成交流电后,驱动空调压缩机电机进行工作。

四、IGBT逆变器

有些新能源车还配备了向外输出220V/50Hz交流的接口,这个过程是将电池的直流电通过逆变电路转换为交流电,这个过程中IGBT同样是不可或缺的器件。

台湾茂矽电子成立于1987年,晶圆制造长期聚焦在功率半导体元件及电源管理IC领域,以MOS管、IGBT,模拟芯片、二极管等产品为主,降低晶圆导通电阻,通过六寸晶圆降低IGBT製造成本并得到较高的良率;打破国外垄断现象。

目前市面上出现的晶圆直径主要是150mm、200mm、300mm,分别对应6英寸、8英寸、12英寸的晶圆;国产芯片在晶圆的产能上,也就是在6寸上有优势;

全球10大8”晶圆厂約有40座,其中33座在亚洲(台湾15座,中國8座)在2019-2021产能仅扩厂5%,仍不足以满足后续电动车与工业控制市场,导致IGBT持续涨价。

由工采网代理的台湾茂矽电子推出的IGBT晶圆是有几款1200V、FS工艺(15A、25A、40A)6寸IGBT晶圆片;1200V壕沟和现场停止技术;低开关损耗;正温度系数;简单的平行技术。

ISweek工采网与茂矽电子强强联手,给国内客户提供更有效的技术支持和专业服务,更多产品选型及详情与应用说明规格书等可致电,获取相关商品、询价单,申请样品,期待您的光临。

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