中日韩一卡二卡三卡四卡免-中日韩一卡2卡三卡4卡在线-中日韩va无码-中国一区二区三区在线观看-中国无码人妻丰满熟妇啪啪软件-中国无码免费视频观看

quanjing

一文搞懂汽車電控IGBT模塊

發布時間:2024年12月12日 | 文章來源: 商用車修理工 | 瀏覽次數:167 | 訪問原文

根據乘聯會數據,2022年6月新能源車國內零售滲透率27.4%,并且2022年6月29日歐盟對外宣布,歐盟27個成員國已經初步達成一致,歐洲將于2035年禁售燃油車。市場越來越景氣,同時國內近期新發布的新能源車型也百花齊放。不論是普通消費者、新能源汽車產業相關從業者,還是一二級市場投資人,也逐漸深入關注研究新能源車的一些核心部件,尤其是功率器件IGBT模塊,今天小編就用問答的形式給大家展開講講,希望能夠用比較通俗的解釋幫助到大家。

?電驅系統和IGBT模塊的作用?

要弄明白IGBT模塊,就要先了解新能源汽車的電驅系統,先用一句話概括電驅系統如何工作:在駕駛新能源汽車時,電機控制器把動力電池放出的直流電(DC)變為交流電(AC)(這個過程即逆變),讓驅動電機工作,電機將電能轉換成機械能,再通過傳動系統(主要是減速器)讓汽車的輪子跑起來。反過來,把車輪的機械能轉換存儲到電池的過程就是動能回收。

1、什么是“三電系統”和“電驅系統”?

三電系統,即動力電池(簡稱電池)、驅動電機(簡稱電機)、電機控制器(簡稱電控),也被人們成為三大件,加起來約占新能源車總成本的70%以上,是決定整車運動性能核心的組件。

電驅系統,我們一般簡單把電機、電控、減速器,合稱為電驅系統。

但嚴格定義上講,根據進精電動招股說明書,電驅動系統包括三大總成:驅動電機總成(將動力電池的電能轉化為旋轉的機械能,是輸出動力的來源)、控制器總成(基于功率半導體的硬件及軟件設計,對驅動電機的工作狀態進行實時控制,并持續豐富其他控制功能)、傳動總成(通過齒輪組降低輸出轉速提高輸出扭矩,以保證電驅動系統持續運行在高效區間)。

圖:電驅系統示意圖

圖片來源:進精電動招股說明書

2、什么是“多合一電驅系統”?

一開始電機、電控、減速器都是各自獨立的零部件,但隨著技術的進步,我們把這三個部分集合在一起做成一個部件,就變成了“三合一電驅”。集成的目的主要是節省空間、降低重量、提升性能、降低成本。

圖片來源,巨一科技官網、翠展微電子

目前市場上集成度較高的有比亞迪旗下弗迪動力的“八合一電動力總成”,這套八合一電驅系統集成了驅動電機、電機控制器、減速器、車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器、電池管理器。

圖片來源,弗迪動力

當然,也并不是說集成度越高就越好,需要解決的有散熱結構設計、系統穩定性、生產工藝成熟度等問題,對消費者來說,后期維修成本也是一大問題。所以具體怎樣選用多合一電驅系統還需要綜合。

3、IGBT模塊究竟如何工作?

在電控模塊中,IGBT模塊是逆變器的最核心部件,總結其工作原理:

通過非通即斷的半導體特性,不考慮過渡過程和寄生效應,我們將單個IGBT芯片看做一個理想的開關。我們在模塊內部搭建起若干個IGBT芯片單元的并串聯結構,當直流電通過模塊時,通過不同開關組合的快速開斷,來改變電流的流出方向和頻率,從而輸出得到我們想要的交流電。

圖:IGBT逆變原理

??IGBT模塊結構和汽車IGBT模塊應用?
上面提到了IGBT模塊在電驅系統中的作用,下面我們展開來具體看看IGBT模塊的結構。

01? IGBT模塊實物長啥樣?

IGBT模塊的標準封裝形式是一個扁平的類長方體,下圖為HP1模塊的正上方視角,最外面白色的都是塑料外殼,底部是導熱散熱的金屬底板(一般是銅材料)。可以看到模塊外面還有非常多的端子和引腳,各自有自己的作用:

1是DC正,2是DC負;3,4,5是三相交流電的U、V、W接口;6,25,22是集電極的信號端子,7,9,11,13,15,17是門極信號端子;8,10,12,14,16,18是發射極信號端子;19是DC負極信號端子;23,24是NTC熱敏電阻端子。

?圖:HP1模塊等效電路圖

?圖:HP1模塊等效電路圖

圖片來源,翠展微

02? IGBT的基礎拓撲結構是怎樣的?

2023年時間已過半,第二季度的工作已告一段落。為進一步總結肯定第二季度的工作成果,正視反思目前的現狀。

圖:IGBT模塊基礎電路拓撲結構

圖片來源,翠展微

如上圖所示,在IGBT模塊/單管中,一般統稱一單元是IGBT單管,二單元是單個橋臂(半橋),四單元是H橋(單相橋),六單元是三相橋(全橋),七單元一般是六單元+一個制動單元,八單元一般是六單元+制動單元+預充電單元。

一個單元由1對、2對或3對FRD+IGBT組成。其中1對,可以是1個FRD+1個IGBT,也可以是1個FRD+2個IGBT等。

具體實物可參照下圖,這是一個6單元的IGBT模塊。

圖:英飛凌Primepack IGBT模塊

 

03? IGBT模塊的生產流程?

圖:IGBT 標準封裝結構橫切面

如上圖所示,可以看到IGBT模塊橫切面的界面,目前殼封工藝的模塊基本結構都相差不大。IGBT模塊封裝的流程大致如下:

貼片→真空回流焊接→超聲波清洗→X-ray缺陷檢測→引線鍵合→靜態測試→二次焊接→殼體灌膠與固化→端子成形→功能測試(動態測試、絕緣測試、反偏測試)

貼片,首先將IGBT wafer上的每一個die貼片到DBC上。DBC是覆銅陶瓷基板,中間是陶瓷,雙面覆銅,DBC類似PCB起到導電和電氣隔離等作用,常用的陶瓷絕緣材料為氧化鋁(Al2O3)和氮化鋁(AlN);

真空焊接,貼片后通過真空焊接將die與DBC固定,一般焊料是錫片或錫膏;

X-ray空洞檢測,需要檢測在敢接過程中出現的氣泡情況,即空洞,空洞的存在將會嚴重影響器件的熱阻和散熱效率,以致出現過溫、燒壞、爆炸等問題。一般汽車IGBT模塊要求空洞率低于1%;

接下來是wire bonding工藝,用金屬線將die和DBC鍵合,使用最多的是鋁線,其他常用的包括銅線、銅帶、鋁帶;

中間會有一系列的外觀檢測、靜態測試,過程中有問題的模塊直接報廢;

重復以上工序將DBC焊接和鍵合到銅底板上,然后是灌膠、封殼、激光打碼等工序;

出廠前會做最后的功能測試,包括電氣性能的動態測試、絕緣測試、反偏測試等等。

04? 常見的汽車IGBT模塊封裝類型有哪些?

Econodual 系列半橋封裝,應用在商用車上為主,主要規格為1200V/450A,1200V/600A等;

HP1全橋封裝,主要用在中小功率車型上,包括部分A級車、絕大部分的A0、A00車,峰值功率一般在70kW以內,型號以650V400A為主,其他規格如750V300A、750V400A、750V550A等;

HPD全橋封裝,中大功率型車上使用,大部分A級車及以上,以750V820A的規格占據市場主流,其他規格如750V550A等;

DC6全橋封裝,基于UVW三相全橋的整體式封裝方案,具備封裝緊湊,功率密度高,散熱性能好等特點;

TO247單管并聯,市場上也有少量使用TO247單管封裝的電控系統方案。使用單管并聯方案的優勢主要有兩點:

①單管方案可以實現靈活的線路設計,需要多大的電流就用相應的單管并聯就好了,所以成本也有一定優勢;

②寄生電感問題比IGBT模塊好解決。

但是使用單管并聯也存在一些待解決的難點:

①每個并聯單管之間均流和平衡比較困難,一致性比較難得到保障,例如實現同時的開斷,相同的電流、溫度等;

②客戶的系統設計、工藝難度非常大;

③接口比較多,對產線的要求很高。

05? 汽車IGBT模塊要做哪些測試驗證?

汽車IGBT模塊對產品性能和質量的要求要明顯高于消費和工控領域,因此車規認證成為了汽車IGBT模塊市場的最重要壁壘,一般來說,車規級IGBT需要2年左右的車型導入周期。

汽車IGBT模塊測試標準主要參照AEC-Q101和AQG-324,同時車企會根據自己的車型特點提出相應的要求,主要測試方法包括:參數測試、ESD測試、絕緣耐壓、機械振動、機械沖擊、高溫老化、低溫老化、溫度循環、溫度沖擊、UHAST(高溫高濕無偏壓)、HTRB(高溫反偏)、HTGB(高溫刪偏)、H3TRB/HAST(高溫高濕反偏)、功率循環、可焊性。

其中功率循環和溫度循環作為代表的耐久測試,要求極為嚴格,例如功率循環次數可能從幾萬次到十萬次不等。主要目的是測試鍵合線、焊接層等機械連接層的耐久情況。測試時的失效機理主要是,芯片、鍵合線、DBC、焊料等的熱膨脹系數不一致,導致鍵合線脫落、斷裂,芯片焊層分離,以及焊料老化等。

04? 中國汽車IGBT市場情況
隨著國內新能源汽車產業的快速發展,產業鏈上游大有逐步完成國產替代,甚至引領世界的趨勢,諸如整車品牌、動力電池、電池材料等等已經走得比較靠前。而汽車電控IGBT模塊是新能源汽車最核心的功率器件,之前一直被諸如英飛凌、安森美、賽米控、三菱電機等國外供應商壟斷,但隨著比亞迪半導體、斯達半導、中車時代、士蘭微、翠展微等國內供應商的崛起,目前在一定程度上已經能夠滿足國產需求,相信在不久的將來,國內汽車半導體企業會更大更強!

主站蜘蛛池模板: 国产又色又爽又黄又免费软件| 日本无码V视频一区二区| 嫩草精品国产亚洲av高清不卡| 欧美精品久久久久久无码人妻| 精品久久久久久蜜臂a∨| 国产成人片aⅴ在线观看| 国产精品亚洲综合久久系列| 国产成人精品手机在线播放| 2024精品国产自在现线官网 | 亚洲国产丝袜一区二区| 欧美又粗又大AAA片| 精品国产成人av婷婷在线看| 国产a级一级久久毛片| 一级做a爰片久久免费| 青青草国产线观看| 狠狠干网站| 成年免费a级毛片| 亚洲av永久无无码精品一区二区 | 日本高清不卡aⅴ免费网站| 精品无码一区二区视| 国产v亚洲v天堂无码| 一本久道在线| 欧美三级视频网| 久久精品国产亚洲v色哟哟| 国产人妖在线播放网址| 国产一区二区免费不卡在线播放| 二区三区高清人妻| 亚洲伦理| 麻豆天美传煤短视频| 国产免费一卡二卡三卡四卡| 99久久久国产精品尤物免费| 亚洲九九夜夜 国产成人精品综合久久| 欧美激情一区二区亚洲专区| 久久无码人妻中文国产AV苍井空| 日本一区二区三区在线观看网站| 久久精品国产对白国产AV| 国产爆操美女五月天| 亚洲欧美一区二区三区在饯| 美女自卫慰黄网站免费观看| 国产精品主播在线高清不卡| 91精品欧美一区二区三区综合在|