1, definición IGBT
IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) transistor bipolar de puerta aislada
El módulo IGBT es un producto semiconductor modular que está empaquetado por IGBT (chip de transistor bipolar de puerta aislada) y FWD (chip de diodo de rueda libre) a través de un puente de punto específico.
2, el uso de IGBT
IGBT es el dispositivo central de conversión y transmisión de energía. Se conoce comúnmente como la "CPU" de los dispositivos electrónicos de potencia. Se aplica a sistemas convertidores con voltajes de CC de 600V y superiores, como el transporte ferroviario, la red inteligente, el sector aeroespacial, los vehículos eléctricos y los nuevos equipos de energía.
El módulo IGBT empaquetado se aplica directamente a inversores, fuentes de alimentación ininterrumpida de UPS y otros equipos.
3, las características de los módulos IGBT
El módulo IGBT presenta ahorro de energía, instalación y mantenimiento convenientes y disipación de calor estable.
La mayoría de los productos actualmente en el mercado son productos modulares, y los llamados IGBT también se denominan módulos IGBT.
4. Resuma la función y la función de IGBT en el lenguaje más simple.
Controlar la conversión y transmisión de energía
5. ¿Por qué los vehículos eléctricos necesitan IGBT?
La función del IGBT es la conversión de corriente alterna y corriente continua, y el IGBT también tiene la función de conversión de alto y bajo voltaje.
Cuando el exterior está cargado, es una corriente alterna. Debe convertirse en corriente continua a la batería a través del IGBT. Al mismo tiempo, el voltaje de 220 V debe convertirse en un voltaje apropiado para cargar la batería.
Cuando la batería se descarga, la energía de CC que pasa a través del IGBT se convierte en la energía de CA utilizada por el motor de CA y, al mismo tiempo, se realiza el control de conversión de frecuencia de la energía de CA. Por supuesto, la transformación de voltaje es indispensable.
IGBT es un dispositivo semiconductor de potencia, que se puede decir que es una de las principales tecnologías de los vehículos eléctricos. La calidad de IGBT afecta directamente la velocidad de lanzamiento de los vehículos eléctricos.
6, el principio de funcionamiento de IGBT
Tome el compresor del acondicionador de aire como ejemplo: el voltaje especificado a nivel nacional de 220 V, la frecuencia de 50 Hz, el hogar seis puntos a través del filtro rectificador para obtener aproximadamente 310 V CC, después de esta alimentación de CC, puede obtener la fuente de alimentación de frecuencia variable para controlar el funcionamiento del compresor, esto Puede convertir la frecuencia de red de 50 Hz a 30-130 Hz, y usar la frecuencia de potencia para controlar el control suave de la velocidad del compresor para lograr un cambio automático de velocidad continuo, que es el compresor siempre en las mejores condiciones de trabajo.
En un vehículo eléctrico, el motor puede considerarse como un compresor. Los dos principios son casi idénticos.
7, la importancia de IGBT en los sistemas de transporte modernos
El 30% del costo de la materia prima de la pila de carga de CC es IGBT
Las locomotoras eléctricas generalmente requieren 500 módulos IGBT
EMU requiere más de 100 módulos IGBT
Un metro requiere 50-80 módulos IGBT
8, la importancia del costo de IGBT
IGBT representa aproximadamente la mitad del costo del sistema de accionamiento del motor, y el sistema de accionamiento del motor representa el 15-20% del costo total del vehículo, lo que significa que el IGBT representa el 7-10% del costo total del vehículo, que es el segundo componente de mayor costo, excepto la batería. También determina la eficiencia energética del vehículo.
En 2016, el volumen global de ventas de vehículos eléctricos fue de aproximadamente 2 millones de unidades, que consumieron alrededor de 900 millones de dólares estadounidenses de tubos IGBT, con un promedio de aproximadamente 450 dólares estadounidenses por vehículo. Es la parte más cara de los vehículos eléctricos, excepto las baterías.
9. Toyota es el único fabricante de automóviles del mundo que puede producir sus propios IGBT.
Precisamente porque IGBT es demasiado importante, Toyota ha determinado que el tubo IGBT debe controlarse por completo en el desarrollo del vehículo híbrido. Toyota también es el único fabricante de automóviles que puede producir su propio tubo IGBT (autoproducido, en lugar de comprar obleas de otras personas y luego empacar) ), el Prius ha ganado una gran vitalidad y actualmente es el único vehículo híbrido fuerte en el mundo.
10. El mercado de IGBT ferroviario de alta velocidad de China ha sido básicamente monopolizado por Mitsubishi de Japón
El IGBT de Mitsubishi Electric se ha convertido en el estándar predeterminado de la industria. La locomotora de alta velocidad IGBT de China está completamente monopolizada por Mitsubishi. Al mismo tiempo, Alstom, Siemens y Bombardier en Europa también están usando los IGBT de Mitsubishi Electric.
11. Infineon se ha hecho cargo de los IGBT de casi todos los vehículos eléctricos.
Además de los fabricantes japoneses, Infineon ha barrido todos los IGBT de vehículos eléctricos, y Mitsubishi Electric está intoxicado por las altas ganancias del ferrocarril de alta velocidad de China. No tiene casi nada en el mercado por debajo de 2500V.
12. Costo de los IGBT utilizados por Tesla
El modelo X de Tesla utiliza 132 tubos IGBT, suministrados por Infineon, con 96 para el motor trasero y 36 para el motor delantero. Cada tubo cuesta alrededor de $ 4-5, por un total de alrededor de $ 650.
Si cambia a un módulo, se estima que se necesitan 12-16 módulos, con un costo aproximado de $ 1200-1600.
La razón por la cual Tesla usa un solo tubo es principalmente el costo, especialmente su potencia es mucho mayor que la de un vehículo eléctrico general. Además, el ciclo de desarrollo del diseño es corto y se debe adoptar un diseño de un solo tubo.
13. Estado de los IGBT fabricados en China
IGBT se ha desarrollado a 7.5 generaciones. La séptima generación fue lanzada por Mitsubishi Electric en 2012. El nivel actual de Mitsubishi Electric puede considerarse como 7.5 generaciones. Al mismo tiempo, la tecnología SiC de próxima generación de IGBT se ha popularizado ampliamente en Japón, independientemente de si es una gran fábrica como Mitsubishi. Las pequeñas fábricas como Fuji y Rohm tienen la capacidad de fabricar fácilmente componentes de SiC. China se encuentra actualmente en el nivel de tercera generación, con una brecha de más de 20 años.
Desde la sexta generación, el potencial del IGBT en sí se ha aprovechado casi, y todos han trasladado su energía al paquete IGBT, que es la disipación de calor.
Los requisitos de eficiencia de disipación de calor de los IGBT automotrices son mucho más altos que los de los grados industriales, y también se consideran condiciones de vibración fuertes. Los IGBT de grado automotriz están muy por encima del grado industrial.
La clave para la disipación del calor son los materiales, y la ciencia de los materiales es una manifestación de la ciencia básica de un país. China está muy atrasada a este respecto, y Japón está muy por delante, no solo en Alemania sino también en los Estados Unidos.
14, IGBT nacional también está comenzando
En octubre de 2015, Shenzhen BYD Microelectronics Co., Ltd. y Shanghai Advanced Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. firmaron un acuerdo de cooperación estratégica para establecer una alianza industrial estratégica para construir conjuntamente una cadena industrial nacional IGBT.
En la actualidad, BYD ha integrado la cadena industrial IGBT, incluido el diseño de chips, la fabricación de obleas, las pruebas y el embalaje.
En diciembre de 2015, Beiqi New Energy Co., Ltd., una subsidiaria de BAIC Group, y China Electric, una subsidiaria de CRRC, firmaron un acuerdo de cooperación estratégica en Zhuzhou para comenzar la cooperación en el campo de los nuevos vehículos de energía.
[resumen]
El ferrocarril de alta velocidad de China tiene una buena reputación en todo el mundo, y estamos orgullosos de ello;
Los vehículos eléctricos de China también son el mercado más grande del mundo y están en ascenso;
Sin embargo, la búsqueda de la tecnología central todavía falta, no es que no podamos desarrollarla, sino que lleva tiempo y acumulación.
Esta situación es la misma que la de los grandes aviones C919. Realizamos nuestro propio diseño y planificación generales, pero no nos impide comprar componentes a nivel mundial, incluidos motores;
Pero mientras se tome el tiempo, creo que con la inteligencia y la sabiduría de los chinos, dominar estas tecnologías está a la vuelta de la esquina.
