电车上的igbt是什么

2025-03-21 13:47:33  阅读 9 次 评论 0 条

IGBT即绝缘栅双极型晶体管,是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。它是电力电子行业里的“CPU”,也被称为新能源电动车的“大脑”,是影响电动车性能的关键技术。以下是具体介绍:

  • 结构与原理:IGBT是一种由MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和双极晶体管组成的复合器件,主要分为N沟道型和P沟道型两种,其中N沟道型是市场上的主流产品。IGBT由栅极(G)、集电极(C)和发射极(E)三个主要电极组成。当栅极相对于发射极施加正电压且超过一定阈值时,IGBT开始导通,允许电流从集电极流向发射极;当栅极电压低于阈值时,IGBT截止,电流被阻断。这种特性使得IGBT能够像一个理想的开关一样,快速地控制电流的通断。
  • 在电车上的作用
    • 电机驱动控制:在驾驶电车时,电机控制器通过IGBT把动力电池放出的直流电变为交流电,让驱动电机工作,电机将电能转换成机械能,再通过传动系统让汽车的轮子跑起来。反过来,在动能回收过程中,IGBT又能把电机产生的交流电转换为直流电存储到电池中。
    • 车载空调控制:IGBT通过控制小功率直流/交流逆变来驱动空调压缩机电机工作,提供高效的空调运行,满足车内的制冷或制热需求。
    • 充电控制:外界充电时,充电桩输出的交流电需要通过IGBT转变成直流电,同时要把电压转换成适合电池充电的电压值,为电车电池组充电。

  • 性能影响:IGBT的性能好坏直接影响电车功率的释放速度、能源效率和整车性能。例如,比亚迪推出的IGBT4.0,电流输出能力较市场主流的IGBT高15%,支持整车具有更强的加速能力和更大的功率输出能力;同等工况下,综合损耗较市场主流的IGBT降低了约20%,使得整车电耗显著降低。
  • 成本占比:IGBT是电车中除电池外成本第二高的元件,约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的15%-20%,因此IGBT占整车成本的7%-10%。
  • 发展现状:IGBT因技术难、投资大,长期以来被国外供应商垄断,如英飞凌、安森美、赛米控、三菱电机等。不过,随着比亚迪半导体、斯达半导、中车时代、士兰微、翠展微等国内供应商的崛起,目前在一定程度上已经能够满足国产需求。

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