1、IGBTの定義

IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）絶縁ゲートバイポーラトランジスタ

IGBTモジュールは、特定のポイントブリッジを介してIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタチップ）およびFWD（フリーホイールダイオードチップ）によってパッケージ化されたモジュール式半導体製品です。

 

2、IGBTの使用

IGBTは、エネルギー変換および伝送のコアデバイスです。一般的にパワーエレクトロニクスデバイスの「CPU」として知られています。鉄道輸送、スマートグリッド、航空宇宙、電気自動車、新エネルギー機器など、DC電圧が600 V以上のコンバーターシステムに適用されます。

 

パッケージされたIGBTモジュールは、インバーター、UPS無停電電源装置およびその他の機器に直接適用されます。

 

3、IGBTモジュールの特性

IGBTモジュールは、省エネ、便利なインストールとメンテナンス、および安定した放熱を特長としています。

現在市場に出回っている製品のほとんどはそのようなモジュラー製品であり、いわゆるIGBTはIGBTモジュールとも呼ばれます。

 

4.最も単純な言語でIGBTの機能と機能を要約します。

エネルギー変換と伝送の制御

 

5.電気自動車にIGBTが必要なのはなぜですか？

IGBTの機能は交流と直流の変換であり、IGBTは高電圧と低電圧の変換の機能も担っています。

外部が充電されるとき、それは交流であり、IGBTを介してバッテリーに直流に変換する必要がありますが、同時に、220Vの電圧はバッテリーパックを充電するために適切な電圧に変換する必要があります。

バッテリーが放電されると、IGBTを通過したDC電力がACモーターで使用されるAC電力に変換されると同時に、AC電力の周波数変換制御が行われますが、もちろん電圧変換は不可欠です。

IGBTは電気自動車のコア技術の1つといえるパワー半導体デバイスであり、IGBTの品質は電気自動車のリリース速度に直接影響します。

 

6、IGBTの動作原理

エアコンのコンプレッサーを例に考えてみましょう：国内で指定された220Vの電圧、50Hzの周波数、整流器フィルターを介したホーム6ポイントは約310V DCを取得します。 50 Hzのグリッド周波数を30-130 Hzに変換し、電源周波数を使用してコンプレッサー速度のスムーズな制御を制御し、自動無段階速度変更を実現します。これにより、コンプレッサーは常に最適な動作状態になります。

 

電気自動車では、モーターはコンプレッサーと見なすことができます。 2つの原則はほぼ同じです。

 

7、現代の輸送システムにおけるIGBTの重要性

DC充電パイルの原料コストの30％はIGBTです

電気機関車には通常500個のIGBTモジュールが必要です

EMUには100個以上のIGBTモジュールが必要です

1つの地下鉄に50〜80個のIGBTモジュールが必要

8、IGBTコストの重要性

IGBTはモーター駆動システムのコストの約半分を占め、モーター駆動システムは車両の総コストの15-20％を占めます。つまり、IGBTはバッテリーを除く2番目に高いコストコンポーネントである車両の総コストの7-10％を占めます。また、車両のエネルギー効率も決定します。

2016年の世界の電気自動車の販売台数は約200万台で、1車両あたり平均約450米ドルのIGBTチューブを約9億米ドル消費し、バッテリーを除く電気自動車の最も高価な部分です。

9.トヨタは、独自のIGBTを生産できる世界で唯一の自動車メーカーです。

トヨタは、IGBTが非常に重要であるため、ハイブリッド車の開発においてIGBTチューブを完全に制御する必要があると判断しました。また、トヨタは独自のIGBTチューブを製造できる唯一の自動車メーカーです（他の人のウェーハを購入してからパッケージングする代わりに、自己生産） ）、プリウスは強力な活力を獲得しており、現在世界で唯一の強力なハイブリッド車です。

10.中国の高速鉄道IGBT市場は、日本の三菱によって基本的に独占されています

三菱電機のIGBTは業界の標準規格になっており、中国の高速機関車IGBTは三菱が完全に独占していると同時に、ヨーロッパのアルストム、シーメンス、ボンバルディアも三菱電機のIGBTを使用しています。

11.インフィニオンは、ほぼすべての電気自動車のIGBTを引き継ぎました。

日本のメーカーに加えて、インフィニオンは電気自動車のすべてのIGBTを一掃し、三菱電機は中国の高速鉄道の高利益に酔いしれ、2500V以下の市場ではほとんど何もありません。

12.テスラが使用するIGBTのコスト

Tesla Model Xは、インフィニオンが提供する132個のIGBTチューブを使用し、リアモーター用に96個、フロントモーター用に36個、各チューブは約4〜5ドル、合計約650ドルです。

モジュールに切り替えると、12〜16個のモジュールが必要であると推定され、費用は約1200〜1600ドルです。

テスラが単一のチューブを使用する理由は主にコストであり、特にそのパワーは一般的な電気自動車よりもはるかに大きいうえ、設計開発サイクルが短く、単一チューブの設計を採用する必要があります。

13.中国で製造されたIGBTの状況

IGBTは7.5世代に開発されました。第7世代は2012年に三菱電機によって発売されました。現在の三菱電機のレベルは7.5世代とみなすことができます。同時に、IGBTの次世代SiC技術は、三菱のような大規模な工場であるかどうかにかかわらず、日本で広く普及しています。 FujiやRohmなどの小さな工場はSiCコンポーネントを簡単に製造する能力を備えており、中国は現在、20年以上のギャップがある第3世代レベルです。

第6世代以降、IGBT自体のポテンシャルはほぼ活用されており、誰もが熱を放散するIGBTパッケージにエネルギーをシフトしています。

自動車用IGBTの熱放散効率の要件は工業用グレードのものよりもはるかに高く、強い振動条件も考慮されており、自動車用IGBTは工業用グレードをはるかに上回っています。

熱放散の鍵は材料であり、材料科学は国の基礎科学の現れであり、この点で中国は非常に遅れており、日本はドイツだけでなく米国でもはるかに先を行っています。

14、国内IGBTも開始されています

2015年10月、深センBYDマイクロエレクトロニクス株式会社と上海アドバンストセミコンダクタマニュファクチャリング株式会社は、IGBT国内産業チェーンを共同で構築するための戦略的産業提携を確立するための戦略的協力協定に署名しました。

現在、BYDは、チップ設計、ウェーハ製造、テスト、パッケージングなどのIGBT産業チェーンを統合しています。

2015年12月、BAICグループの子会社であるBeiqi New Energy Co.、Ltd.とCRRCの子会社であるChina Electricは、新エネルギー車の分野での協力を開始するため、株洲で戦略的協力協定を締結しました。

[概要]

中国の高速鉄道は世界中で高い評価を得ており、誇りに思っています。

中国の電気自動車も世界最大の市場であり、優勢です。

しかし、コア技術の追求はいまだに行方不明であり、開発できないわけではありませんが、時間と蓄積が必要です。

この状況はC919大型航空機と同じであり、独自の全体的な設計と計画を行っていますが、エンジンを含むグローバルなコンポーネントの購入を妨げるものではありません。

しかし、時間がかかる限り、中国の賢さと知恵により、これらの技術を習得することはすぐそこだと思います。