三菱将SiC产能提高五倍,大举发力功率器件

它是高铁最核心的部件!也把握着新能源行业的命脉!

大家好,我是电动车公社的社长。
说到高铁,相信大家的第一印象,都是又快、又稳、又安全,坐实了世界第一的名号。
从北京去上海,1200公里自驾要十几个小时,但高铁却只要4个半小时。
如果考一考大家,高铁的核心部件是什么,相信很多人都想象不到。
既不是能让列车达到350km/h极速、功率上万千瓦的电机组,也不是能够源源不断提供电力的高铁输电线路网,而是只有我们指甲大小的IGBT芯片!
简单来说,高铁的加速快慢、最高时速多少、电耗高低、能不能瞬间起跑、能不能舒适数春行驶、能不能稳定停车,都要看这块小小的IGBT。
然而,自从1988年第一代IGBT芯片诞生以来,其制造的核心技术就一直牢牢掌握在英飞凌、三菱等海外巨头手里。即使是国家级别的高铁列车组,也不得不斥巨资对外采购。
就拿08年来说,随着“基建狂魔”迅速把高铁铺设到全国每一个角落,一趟8节车厢的列车就需要152个芯片,成本高达200万元。
每年10万个芯片的需求,四舍五入就是13个亿!
就拿日本三菱来说,单是垄断了中国高铁的肥单,就已经赚得盆满钵满,甚至战略性地放弃了2500伏的低压市场。反正有中国养着,有恃无恐。
那么,这个小小的零件,到底是什么来头?
这个高铁同款的核心部件,又会对新能源行业产生怎样的影响?
今天,社长就来和大家简单聊一聊IGBT的事情。
01.IGBT,是什么来头?
IGBT,学名绝缘栅双极型晶体管,是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件。
是不是有点听不懂了?没关系,听社长给大家解释:
我们知道,金属导电性能比较好,属于导体;陶瓷、塑料导电性能不好,属于绝缘体。
导电性能介于二者之间的材料,就是半导体了。
如果能够人为地控制半导体的导电性能,就能在日常生活中发挥想象不到的作用!
咱们今天的主角IGBT,就是这样一种导电性可控的半导体。
简单来说,IGBT就是一个控制电路非通即断的开关。
它导通的时候,可以承受几十到几百安培的电流;
它关断的时候,可以承受几百至几千伏特的电压。
而IGBT最大的特点,就是在这个级别的电流和电压下,一秒钟可以开关近万次(10kHz)!
只要通过脉宽调制,就能轻松地把输入的电流变成人们所需频率的交流电!
这个电,就可以用来驱动高铁的交流电机了。并且,还能通过改变交流电的频率来改变电机的转速,从而达到为高铁变速的目的。是不是很神奇?
IGBT,就是这样一种负责能源转换与传输的核心器件,因此也被称为电力电子装置的“CPU”。
所以,IGBT被列入位居“十二五”期间国家16个重大技术突破专项中的第二位,也就不足为奇了。
02.对一台新能源车来说,IGBT能有多重要?
和高铁一样,IGBT也一样是新能源车上除了电池之外,最核心的零部件。
这一点,从成本上就能看出来:
除了动力电池之外,一台新能源车制造成本第二高的零部件,就是IGBT。
作为电机驱动系统的核心,IGBT的成本,要占到整车制造成本的将近10%!
就更不用说,直流充电桩30%的原材料成本,都要交给IGBT这个烧钱大户了。
IGBT能够把电池输出的大功率直流电逆变成交流电,提供给交流电机,并通过变频、变压改变交流电机的转速,从而精准地改变车辆行驶的速度和加速能力。
在用交流充电桩充电的时候,也同样需要IGBT转变成直流电,并把电压提高到电池组的电压,才能给电池组充电。这也影响了新能源车的充电效率和充电速度。
直流充电桩也一样,只不过把变电的过程放到了充电桩里。
这还没完。
不仅电机驱动要用到IGBT,新能源车的发电机和空调部分,也需要IGBT协同工作。
原理嘛,和电机驱动系统差不多,只不过从大功率逆变变成了小功率逆变,电流会更小一些。
所以,IGBT的好坏,会直接影响功率、效率、能耗等等这些新能源车最直观的性能表现,成本这么高也就可以理解了。
在2016年,全球的电动车(含商用车)销量约200万辆,采购IGBT的成本就要差不多9亿美元,平均下来一台车要花掉450美元,是电动车里除电池外最昂贵的部件。
例如特斯拉Model X,在极致控制成本的思路下,采用了英飞凌提供的132个IGBT单管来进行控制,竖察其中前电机36个,后电机96个,总成本是650美元。
如果使用更加完善的IGBT模块,成本可能会突破到1500美元……
而全球车企市值第一的丰田,早在上世纪90年代开发混合动力车型的时候,就认定电控的核心——IGBT,必须要完全掌握余毕茄在自己手中。
按照社长丰田章男的说法就是:“IGBT具有与发动机同等的重要性”。
所以,丰田理所当然地成为了当时全球唯一一家自研自产IGBT的车企,还拉上了自己的好基友、御用供应商电装,大家有钱一起赚。
早在2014年,丰田中央研究所就和电装合作,开发出了世界顶尖的新型IGBT芯片。
但这还不够:丰田销量全球第一,产能不足怎么办?
于是乎,丰田借助电装之手,投资德国汽车半导体巨头、也是世界上最重要的车规级IGBT供应商英飞凌。
这样一绑定(绑架),就再也不用担心供应安全问题了。
这也从侧面验证了,IGBT对于一家车企来说,到底有多重要。
03 . IGBT的未来
目前,在世界范围内,IGBT已经发展到了7.5代。
电动车公社为大家整理了一下历代IGBT的发展路线:
1-5代的性能比起上一代都有着较大幅度的提升,但从第六代开始,说是慢慢“挤牙膏”也不为过,20年间的技术并没有太多突飞猛进的增长。
这是因为材料的限制。
IGBT使用的硅(Si)基功率器件驱动系统,已经逼近、甚至触及了材料本身的天花板。
想要进一步突破,必须要有一种新型材料。
这时,性能更强的SiC(碳化硅),出现了。
SiC器件不仅提高了2.5倍的工作频率和10倍的阻断电压、降低了大约80%的工作损耗,还把工作结温从175℃提升到了600℃,功率密度也得到了进一步提升。
说人话,就是能让新能源车获得更长的续航和更快的充电速度。
尽管SiC的成本比普通Si价格贵6倍,但依然凭借强大的性能,获得了众多厂商的青睐。
特斯拉Model 3,就是第一台吃螃蟹的新能源车。
用上SiC以后,腰不酸了腿也不痛了,仅用75kWh的电池包就能跑出664km续航的优异成绩。
V3超充仅需15分钟就能补充250公里续航,同样离不开SiC对升压充电的支持。
可以负责任地说,SiC就是电控系统未来的趋势和绝对的核心。
但SiC也不是没有缺点。
SiC的技术门槛很高,所以产能有限。高昂的成本,也使得只有高端产品才能使用它。
截止到目前,也还在IGBT到SiC的过渡期。
只有技术进步、成本降低以后,才能大规模普及和应用。
04.国内的现状
IGBT在中国的地位,可以说和石油旗鼓相当。
根据著名投行摩根士丹利的预计, 2020年国内的IGBT市场将达到192亿元人民币的规模,占全世界市场份额的35.6%。其中27%的份额、大约51亿元的市场当属新能源汽车,堪称用芯大户。
但国内的技术水平却依然落后,只能贡献不到20%的产能,IGBT芯片依然严重依赖进口。
这时候,是比亚迪率先站了出来。
早在2003年比亚迪还没开始造车的时候,就已经开始着手布局IGBT,2005年研发团队都搭建完毕了。那会别说电动车了,量产的混动车都只有丰田一家。
这里还有个有意思的小插曲。
当时和半导体行业还八竿子打不着的比亚迪,看中了宁波中纬的6英寸半导体生产线专利。
趁着宁波中纬资不抵债、宣布破产的机会,比亚迪仅用了当年投资额的1/10、也就是1.7亿元,趁火打劫般地进行了收购。
按说,无论是从战略布局的角度,还是从经济的角度,这笔交易都堪称教科书级别。
人们却并不买账,业界更是骂声一片。体现在股价上,分分钟就是暴跌30%。
但好在有了人才、又有了产线,潜心钻研后的比亚迪,成功通过了国家级的科技成果鉴定,实现了IGBT芯片从0到1的巨大突破,打破了国际巨头的技术垄断。
后面的故事,你们也知道了。2018年底,比亚迪发布了全面自主研发的“IGBT4.0”技术,也向世界宣告自己和丰田一样,拥有了世界一流的完整IGBT产业链。
这一等,就是将近20年。
至于下一代半导体材料SiC,比亚迪也斥巨资投入生产研发,目前已经在比亚迪唐EV上部分应用,来提高唐EV的充电效率。而且据说,在即将发布的比亚迪汉上,也会全面应用SiC。关注比亚迪汉的小伙伴们,可以好好期待一下汉的续航表现和快充功率了。
除了比亚迪,国内其他的半导体企业也没闲着。
今年年初,全球IGBT市场份额前十的中国企业——嘉兴斯达半导体股份有限公司,正式在主板敲钟上了市。再加上国有控股的株洲中车时代电气股份有限公司,全球IGBT市场份额Top15中,已经挤进了两家中国企业。
其他企业,也在奋起直追,努力抹平和世界一流厂商之间的差距。
社长也相信,未来的Top15里,一定会涌现更多优秀的中国企业。
写 在 最 后
1956年7月13日,中国生产的第一台自主汽车解放正式下线。举国欢腾的同时,也宣告着国内汽车工业新的篇章正式拉开序幕。
在那个属于燃油车的时代,国内的汽车工业却一直被变速箱掣肘,没有发展起来。
变速箱和IGBT一样,都是核心零部件,核心技术也都是掌握在别人手里。
想要?对不起,拿钱来买。利润,自然也要三七分成。
你三,人家七。
在对方眼里,这就是跪着挣钱,生意嘛,不寒碜。
时间拨转到近几年,汽车行业进入了电气化时代。
随着国家一句“弯道超车”的口号,国内各类企业开始加紧对三电系统进行自主研发。
除了自持三电和IGBT的比亚迪以外,
电池巨头宁德时代,站起来了;
赴美上市的蔚来,走出去了;
后面还有小鹏、理想、以及一大批供应商企业,在小步快跑地追赶着……
慢慢地,人们发现,在政策和技术这一文一武的支持下,?就是能站着,还能站着把钱挣了。
腰杆子挺直了,说话也就硬气了。
我很期待,国内的新能源车凭借自己的硬实力,走出国门、走向世界,成为行业佼佼者的那一天。
我们一直在致力于做一家良心且客观公正的新能源汽车媒体,也在尽力写出对大家有用的新闻和评论内容,如果觉得我们的东西有点意思,记得关注我们~
前段时间,我们根据销量和热度榜
刚做了11款热门车的真实续航测试
当我们把这11款车的电全部跑光
结果让人大跌眼镜!
关注电动车公社微信公众号
回复「续航」,就可以看到啦!
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

变频器E0C1报警什么原因

变频器应该是三菱的吧?
  变频器E0C1报警是表示电机加速时过电流断路。
 主要指电机加速运行中,当变频器输出电流超过额定电流的200%时,保护回路动作,停止变频器输出。
如果仅给R1,S1端子供电,输入启动信号时,也为此显示。
检查要点:1.是否急加速运转。
   2.输出是否短路。
  3.主回路电源(R,S,T)是否供电。
处理 方法:1. 延长加速时间。
   2.起动时,E.OC1 总是点亮的情况下,拆下电机再启动。如果 E.OC1 仍点           亮,请 与经销商或厂家联系。
   3.主回路电源(R,S,T)供电。

本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。IC梦工场仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,请发送邮件至 tenspace2022@163.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。 本文链接:https://ic.work/zixun/14082.html

上一篇 2023年 6月 26日 上午9:07
下一篇 2023年 6月 26日 上午9:17

相关推荐