文/郑晓峰 图/比亚迪官方 责任编辑/郝琳
[搜狐汽车 远光灯]一辆电动车最贵的零部件是什么?可能有99%的人都可以答对,没错就是电池组。那第二贵的零部件又是什么呢?与电池组比起来,它的体积“微不足道”但却控制整车电流的“命脉”,它正是被称为电力电子装置“CPU”的IGBT芯片。
12月10日,比亚迪在宁波发布了车规级领域的IGBT 4.0技术,在诸多关键技术指标上超越当前市场主流产品。同时,比亚迪宣布已经成功研发基于碳化硅的MOSFET,新型电控有望于明年量产装车。预计到2023年,比亚迪将在旗下的电动车中实现基于碳化硅材料的车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代,将整车性能在现有基础上再提升10%。
[·1· 什么是IGBT?]
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全称为“绝缘栅双极型晶体管”,从功能上通俗来说,它是一种由晶体管实现的电路开关。如同家里的电灯需要按钮来开关,IGBT通过处理数字信号来控制强电开关,它有着高频、耐高压、大电流的技术优势,被广泛应用在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车等领域。
在电动车上,IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换,同时对交流电机进行变频控制,决定驱动系统的扭矩、最大输出功率等参数。由于IGBT作用大但研发生产难度高,因此它和电池并称当今制约电动车发展的两大核心技术。
[·2· 打破国外垄断 比亚迪在IGBT的进击之路]
长期以来,IGBT的核心技术始终掌握在英飞凌、三菱电机和仙童半导体等国外厂商手里。2014年中国南车正式投产8英寸IGBT芯片,在轨道交通领域实现了自主突破,一时间举国欢动。然而在汽车领域,比亚迪正式进军IGBT领域的时间还得再往前推移至2005年。从组建研发团队开始,到2008年收购宁波中纬半导体晶圆厂,再到2009年产品成功通过中国电器工业协会电力电子分会组织的科技成果鉴定实现零的突破。至此,比亚迪成为中国第一家实现车规级IGBT大规模量产、也是唯一一家拥有从芯片设计到模组制造的IGBT完整产业链的车企。
2009年,比亚迪发布IGBT 1.0技术,中间历经2.0、2.5的层层迭代,如今的IGBT 4.0技术已经能够在技术指标上超越竞争对手,达到世界领先水平。
1、在芯片损耗方面,比亚迪 IGBT 4.0技术的综合损耗相比当前市场主流产品降低了约20%,以全新一代唐为例,在其他条件不变的情况下,采用比亚迪 IGBT4.0较采用当前市场主流的IGBT,百公里电耗少约3%。
2、IGBT 4.0产品模块的温度循环寿命可以做到当前市场主流产品的10倍以上。
3、搭载IGBT 4.0技术的V-315系列模块在同等工况下较当前市场主流产品的电流输出能力提升15%,支持整车具有更强的加速能力。
[·3· 不仅仅是一家汽车厂 比亚迪要做汽车中的英特尔]
根据中信建投的调查报告显示,2017年,中国国内的IGBT市场规模约121亿元(含车规级及工业级),约占全球总需求的50%。但我国IGBT起步较晚,国内市场份额主要被国际巨头垄断,国产化率只有11%。伴随新能源汽车产销量爆发,功率半导体需求也随之激增,但新能源汽车增速显著高于车规级IGBT增速,两者的增速不匹配,将导致IGBT供货愈加紧张,这为比亚迪提供了良好的机遇。
目前,比亚迪IGBT芯片的生产节奏能够满足旗下车型5万台/月的装车需求,未来,比亚迪将在IGBT领域继续投资扩大产能,在满足自身电动车需求的同时对外供应,并立志成为新能源汽车中的英特尔。
[·总结·]
经过多年的努力和发展,国内的汽车厂商已经逐步攻克了发动机、变速箱等核心部件的技术难题。但在新能源时代,电控技术、材料、控制芯片等领域将成为新的难点和技术突破点。自主品牌要想赢得真正的较量,拥有核心技术是关键所在。