电动汽车需要什么样的功率模块?

html body【能源人都在看，点击右上角加“关注”】brp/pp style="margin-left: 0px;margin-right: 0px;line-height: normal;"a href="
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283e93b6a1a5fd0a1fe9e75cffa525f9scene=21#wechat_redirect" target="_blank"span class="js_jump_icon h5_image_link" style="top: auto;left: auto;right: auto;bottom: auto;"
/span/abr//pp/psectionsectionsectionsectionsectionsectionsectionpspan style="font-size: 15px;"电动汽车span style="font-size: 15px;background-color: rgb(239, 239, 239);"功率模块/span应用中，更低芯片损耗、更强电流输出能力、更高散热效率已成为一种趋势。
/span/p/section/section/section/section/section/sectionsectionspan style="text-align: justify;"/span nbsp; nbsp;br/ nbsp; /sectionsectionspan style="font-size: 15px;"一辆新能源汽车对半导体的需求是什么呢？/span nbsp; nbsp;span style="font-size: 15px;"这个问题能帮助我们很好地理解，为何新能源汽车市场的扩大，对功率半导体企业意味着“春天来了”。/span nbsp; /sectionsectionspan style="font-size: 15px;"/span nbsp; /sectionp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"br//psectionsectionstrong style="color: rgb(30, 109, 79);font-size: 16px;"span style="font-size: 15px;"IGBT在电动汽车中的功用/span/strong nbsp; nbsp;/sectionspan style="font-size: 15px;"/span nbsp; /sectionpbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"半导体在汽车中的应用集中为传感器、微控制器和功率半导体。/spanspan style="font-size: 15px;"随着汽车电子化率的提高，底盘、动力总成和ADAS用MCU微控制器芯片和传感器在新能源汽车上的应用要高出燃油车。/spanspan style="font-size: 15px;"但是它们不如功率半导体增加量来得明显。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"strong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"与传统燃油车和弱混动力车相比，电动汽车少了发动机和启停系统，但多出了电池、电机、电控核心部件以及车载DCDC、电空调驱动、车载充电器（OBC）等电力电子装置。/strongstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"它们将/strongstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"动力电池/strongstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"所存储的电能转化为驱动电机、车载低压用电设备、空调电机所需的电能。/strongstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"这都离不开能够实现电能转换和控制的功率半导体。/strongspan style="font-size: 15px;"/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"核心部件中电池和驱动电机代替燃油车的燃油和发动机，为车辆的行驶提供澎湃的动力。/spanspan style="font-size: 15px;"此时，电机控制器通过功率器件的转换，将动力电池中的直流电转变为交流电，为驱动电机提供电能。/span/ppbr//pp style="text-align: center;"/pdiv style="width: 100%;text-align: center;"img class="aligncenter" src="
http://pet-crawler-online.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/sj-weixin/7937379-87273cd3ea5517976d9fb923640c6a95"/ nbsp; /divp/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"传统燃油车中，高压功率半导体如IGBT仅有少量位于发动机点火器中/spanspan style="font-size: 15px;"。/spanspan style="font-size: 15px;"而/spanspan style="font-size: 15px;"在混合动力车、插电式混合动力车和纯电动汽车中，功率半导体用于逆变器中的体量是非点火器可以相较的。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"比亚迪微电子IGBT产品中心产品总监杨钦耀曾对NE时代记者详细解释了用于主电机驱动中的功率半导体。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"他指出，/spanstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"混合动力车、插电式混合动力车和纯电动汽车需要擅长大功率作战的功率半导体。/strongspan style="font-size: 15px;"/spanspan style="font-size: 15px;"它们对功率器件的需求一般为输出功率在/spanstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"20-200kW，平均功率大约在70kW/strongspan style="font-size: 15px;"。/spanspan style="font-size: 15px;"这时，电机控制器厂家一般会选用/spanstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"导通压降小、耐压高、输出功率高的IGBT芯片/strongspan style="font-size: 15px;"，而非用于燃油车或轻混车中的MOSFET。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"主电机驱动系统中对功率器件的功率要求高出车载DCDC变换器、OBC、电空调驱动。/spanspan style="font-size: 15px;"例如OBC（充电+逆变）需要输出功率为10-40kW的IGBT功率器件。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"功率器件在新能源汽车上发挥的功用要高出燃油车许多，这也就体现了它的价值。/spanspan style="font-size: 15px;"有数据统计到，/spanstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"新能源汽车中功率器件的成本高达387美元，占整车半导体价值的55%。/strongspan style="font-size: 15px;"/spanspan style="font-size: 15px;"而传统燃油车中功率器件的单车价值约为60美元。/spanspan style="font-size: 15px;"新能源汽车相比传统燃油汽车新增的半导体成本中，功率器件成本约为269美元，占总增加成本的76%。/span/pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"br//psectionstrong style="color: rgb(30, 109, 79);font-size: 16px;"span style="font-size: 15px;"电驱功率模块的技术路线/span/strong nbsp; /sectionspan style="font-size: 15px;"/span nbsp; pbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"IGBT是由电压驱动进行导通的功率器件。/spanspan style="font-size: 15px;"在逆变器中将高压电池的直流电转成交流电后，电机再输出功率，驱动车轮前行。/spanstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"它在工作过程中产生的热量约占输送能量的10%，这也就意味着它会损失10%左右的传递效率。/strongspan style="font-size: 15px;"/spanspan style="font-size: 15px;"因此降低工作损耗，是IGBT进化中的一个努力方向。/span/ppbr//pp style="text-align: center;"/pdiv style="width: 100%;text-align: center;"img class="aligncenter" src="
http://pet-crawler-online.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/sj-weixin/7937379-6e8c1c76f832e772caae067a4898397b"/ nbsp; /divp/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"在国内半导体厂商中，比亚迪微电子去年推出了最新的/spanstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"IGBT4.0芯片/strongspan style="font-size: 15px;"。/spanspan style="font-size: 15px;"同等工况下，/spanstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"这款IGBT综合损耗较当前市场主流的IGBT降低了约20%。/strongstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"这意味着电流通过IGBT器件时，受到的损耗降低，使得整车电耗显著降低。/strongspan style="font-size: 15px;"/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"芯片升级进化后，功率模块作用到逆变器中时还需考虑到散热效率。/spanspan style="font-size: 15px;"高电压、高电流带来的热积累，可能导致功率器件被击穿或烧毁。/spanspan style="font-size: 15px;"提升散热效率，就可以减小功率器件失效的可能性。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"不仅如此，三合一电驱动系统已经成为一种发展趋势，为了满足紧凑化设计，车企及供应商对功率器件提出小型化的设计要求。/spanspan style="font-size: 15px;"IGBT芯片接触散热器的面积自然就会减少，对散热而言是一个挑战。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"strong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"如何解决散热问题，是电驱动功率模块向前发展必须解决的一个难/strongstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"题。/strongspan style="font-size: 15px;"/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"IGBT最早推出来的时候其实不是为电动汽车准备的，而是为了工业领域。/spanspan style="font-size: 15px;"功率器件公司普及提供的是半桥结构的间接水冷模块。/spanspan style="font-size: 15px;"这一代产品有个弊端即是在散热上。/spanspan style="font-size: 15px;"它们均是基于单面散热为主，输出的功率有限。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"strong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"比亚迪认为，适用于汽车领域的IGB/strongstrong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"T模块需为直接水冷。/strongspan style="font-size: 15px;"/spanspan style="font-size: 15px;"例如，秦DM使用的V-315模块取消了散热片，在背面增加了针翅状的Pin-fin流道结构。/spanspan style="font-size: 15px;"这样它就不需要导热硅脂，而是直接在散热器上开一个口，针翅插下去之后，加上密封圈通过冷却液直接散热。/spanspan style="font-size: 15px;"最终带来的效果是，热阻降低40%。/span/ppbr//pp style="text-align: center;"/pdiv style="width: 100%;text-align: center;"img class="aligncenter" src="
http://pet-crawler-online.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/sj-weixin/7937379-19cea52490a8c7e0c87f33710bbd2d81"/ nbsp; /divp/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"strong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"从目前看，比亚迪的IGBT模块应用已经走到第三代双面散热技术。/strongspan style="font-size: 15px;"/spanspan style="font-size: 15px;"不过，其Pin-fin底板全桥结构的V-315是全球装车量最多的全桥IGBT模块。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"strong style="white-space: normal;font-size: 15px;color: rgb(30, 109, 78);"为了进一步提升电驱的功率密度，许多车企开始考虑双面散热的技术。/strongspan style="font-size: 15px;"/spanspan style="font-size: 15px;"其目的在于进一步提高散热的效率，减少模块使用量。/spanspan style="font-size: 15px;"在双面散热模块中，芯片的正面和背面都通过焊接的方式焊接起来，连接到散热器。/spanspan style="font-size: 15px;"与直接水冷模块相比，双面散热的热阻可以进一步降低30%。/span/ppbr//pp style="margin-left: 16px;margin-right: 16px;line-height: 1.75em;"span style="font-size: 15px;"双面散热功率模块已经被一些车企所接受和认可。/spanspan style="font-size: 15px;"据了解，宝马、奔驰、沃尔沃已在采用双面散热功率模块。/spanspan style="font-size: 15px;"虽然这项技术仅在少量电动汽车中有所使用，但更低芯片损耗、更强电流输出能力、更高散热效率的功率模块对电动汽车而言已成为一种趋势。
/span/ppbr//p/sectionp/psectionsectionsectionsectionsectionsectionsectionpspan style="font-size: 15px;text-align: left;color: rgb(30, 109, 78);"关于公众号转载：本文系NE时代原创作品，未经授权许可，不得转载。如未经授权转载或抄袭，NE时代将保留法律追究的权利。
/span/p/section/section/section/section/section/section/sectionsectionsectionsectionsectionsectionsection/section/section/section/section/section/sectionp style="white-space: normal;"br//ppspan style="max-width: 100%;font-size: 12px;color: rgb(127, 127, 127);box-sizing: border-box !important;word-wrap: break-word !important;"免责声明：以上内容转载自NE时代，所发内容不代表本平台立场。全国能源信息平台联系电话 010-65367827，邮箱 hz@people-energy.com.cn/span /p/body /html