车载导航 一文搞懂汽车电控IGBT模块
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想要从零了解 汽车电控IGBT模块 看这一篇就够了！ 凭证乘联会数据，2022年6月新能源车国内零卖渗入率27.4%，况兼2022年6月29日欧盟对外书记，欧盟27个成员国照旧初步达成一致，欧洲将于2035年禁售燃油车。商场越来越景气，同期国内近期新发布的新能源车型也百花都放。非论是泛泛滥用者、新能源汽车产业关连从业者，照旧一二级商场投资东说念主，也逐步深刻热心询查新能源车的一些中枢部件，尤其是功率器件IGBT模块，今天小编就用问答的时局给群众张开讲讲，但愿好像用比拟无为的诠释匡助到群众。 01 电驱系统和 IGBT模块的作用 要弄解析IGBT模块，就要先了解新能源汽车的电驱系统，先用一句话空洞电驱系统怎样责任：在驾驶新能源汽车时，电机罢休器把能源电板放出的直流电（DC）变为交流电（AC）（这个过程即逆变），让驱动电机责任，电机将电能休养成机械能，再通过传动系统（主如果延缓器）让汽车的轮子跑起来。反过来，把车轮的机械能休养存储到电板的过程便是动能回收。
1、什么是“三电系统”和“电驱系统”？ 三电系统，即能源电板（简称电板）、驱动电机（简称电机）、电机罢休器（简称电控），也被东说念主们成为三大件，加起来约占新能源车总老本的70%以上，是决定整车畅通性能中枢的组件。
电驱系统，咱们一般绵薄把电机、电控、延缓器，合称为电驱系统。 但严格界说上讲，凭证进精电动招股确认书，电驱动系统包括三大总成：驱动电机总成（将能源电板的电能滚动为旋转的机械能，是输出能源的开端）、罢休器总成（基于功率半导体的硬件及软件诡计，对驱动电机的责任情状进行及时罢休，并握续丰富其他罢休功能）、传动总成（通过齿轮组裁汰输出转速提高输出扭矩，以保证电驱动系统握续运行在高效区间）。
图：电驱系统透露图 图片开端：进精电动招股确认书 2、什么是“多合一电驱系统”？ 一启动电机、电控、延缓器都是各自独处的零部件，但跟着本领的绝顶，咱们把这三个部分集合在一齐作念成一个部件，就造成了“三合一电驱”。集成的筹商主如果精真金不怕火空间、裁汰分量、进步性能、裁汰老本。
图片开端，巨一科技官网、翠展微电子 现在商场上集成度较高的有比亚迪旗下弗迪能源的“八合一电能源总成”，这套八合一电驱系统集成了驱动电机、电机罢休器、延缓器、车载充电器、直流变换器、配电箱、整车罢休器、电板不停器。
图片开端，弗迪能源 虽然，也并不是说集成度越高就越好，需要处置的有散热结构诡计、系统治路性、坐蓐工艺熟识度等问题，抵滥用者来说，后期维修老本亦然一大问题。是以具体怎样遴选多合一电驱系统还需要综合。 3、IGBT模块究竟怎样责任？ 在电控模块中，IGBT模块是逆变器的最中枢部件，回来其责任旨趣： 通过非通即断的半导体脾气，不筹商过度过程和寄胜仗应，咱们将单个IGBT芯片看作念一个渴望的开关。咱们在模块里面搭建起些许个IGBT芯片单位的并串归并构，当直流电通过模块时，通过不同开关组合的快速开断，来改换电流的流出方针和频率，从而输出得回咱们想要的交流电。
图：IGBT逆变旨趣 站群论坛图片开端采集，侵删 02 IGBT模块结构和 汽车IGBT模块欺骗 上头提到了IGBT模块在电驱系统中的作用，底下咱们张开来具体望望IGBT模块的结构。 01 IGBT模块什物长啥样？ IGBT模块的表率封装时局是一个扁平的类长方体，下图为HP1模块的正上方视角，最外面白色的都是塑料外壳，底部是导热散热的金属底板（一般是铜材料）。不错看到模块外面还有额外多的端子和引脚，各自有我方的作用： 1是DC正，2是DC负；3，4，5是三相交流电的U、V、W接口；6，25，22是集电极的信号端子，7，9，11，13，15，17是门极信号端子；8，10，12，14，16，18是辐射极信号端子；19是DC负极信号端子；23，24是NTC热敏电阻端子。
图：HP1模块等效电路图
图：HP1模块等效电路图 图片开端，翠展微 02 IGBT的基础拓扑结构是怎样的？ 2023年时期已过半，第二季度的责任已告一段落。为进一步回来确定第二季度的责任效能，正视反念念现在的近况。
图：IGBT模块基础电路拓扑结构 图片开端，翠展微 如上图所示，在IGBT模块/单管中，一般统称一单位是IGBT单管，二单位是单个桥臂（半桥），四单位是H桥（单相桥），六单位是三相桥（全桥），七单位一般是六单位+一个制动单位，八单位一般是六单位+制动单位+预充电单位。 一个单位由1对、2对或3对FRD+IGBT构成。其中1对，不错是1个FRD+1个IGBT，也不错是1个FRD+2个IGBT等。 具体什物可参照下图，这是一个6单位的IGBT模块。
图：英飞凌Primepack IGBT模块 图片开端，"耿博士电力电子本领"公众号 03 IGBT模块的坐蓐经过？
图：IGBT 表率封装结构横切面 图片开端，翠展微 如上图所示，不错看到IGBT模块横切面的界面，现在壳封工艺的模块基本结构都收支不大。IGBT模块封装的经过梗概如下： 贴片→真空回流焊合→超声波清洗→X-ray劣势检测→引线键合→静态测试→二次焊合→壳体灌胶与固化→端子成形→功能测试（动态测试、绝缘测试、反偏测试） 贴片，领先将IGBT wafer上的每一个die贴片到DBC上。DBC是覆铜陶瓷基板，中间是陶瓷，双面覆铜，DBC相同PCB起到导电和电气装璜等作用，常用的陶瓷绝缘材料为氧化铝（Al2O3）和氮化铝（AlN）； 真空焊合，贴片后通过真空焊合将die与DBC固定，一般焊料是锡片或锡膏； X-ray空匮检测，需要检测在敢接过程中出现的气泡情况，即空匮，空匮的存在将会严重影响器件的热阻和散热效能，以致出现过温、烧坏、爆炸等问题。一般汽车IGBT模块条款空匮率低于1%； 接下来是wire bonding工艺，用金属线将die和DBC键合，使用最多的是铝线，其他常用的包括铜线、铜带、铝带； 中间会有一系列的外不雅检测、静态测试，过程中有问题的模块径直报废； 重迭以上工序将DBC焊合和键合到铜底板上，然后是灌胶、封壳、激光打码等工序； 出厂前会作念临了的功能测试，包括电气性能的动态测试、绝缘测试、反偏测试等等。 04 常见的汽车IGBT模块封装类型有哪些？ Econodual 系列半桥封装，欺骗在商用车上为主，主要规格为1200V/450A，1200V/600A等； HP1全桥封装，主要用在中小功率车型上，包括部分A级车、绝大部分的A0、A00车，峰值功率一般在70kW以内，型号以650V400A为主，其他规格如750V300A、750V400A、750V550A等； HPD全桥封装，中大功率型车上使用，大部分A级车及以上，以750V820A的规格占据商场主流，其他规格如750V550A等； DC6全桥封装，基于UVW三相全桥的整口头封装决议，具备封装紧凑，功率密度高，散热性能好等脾气； TO247单管并联，商场上也有一丝使用TO247单管封装的电控系统决议。使用单管并联决议的上风主要有两点：①单管决议不错兑现天果真表现诡计，需要多大的电流就用相应的单管并联就好了，是以老本也有一定上风；②寄生电感问题比IGBT模块平允置。可是使用单管并联也存在一些待处置的难点：①每个并联单管之间均流和均衡比拟困难，一致性比拟珍摄到保险，举例兑现同期的开断，疏导的电流、温度等；②客户的系统诡计、工艺难度额外大；③接口比拟多，对产线的条款很高。 05 汽车IGBT模块要作念哪些测造就证？ 汽车IGBT模块对居品质能和质地的条款要赫然高于滥用和工控规模，因此车规认证成为了汽车IGBT模块商场的最贫瘠壁垒，一般来说，车规级IGBT需要2年傍边的车型导入周期。 汽车IGBT模块测试表率主要参照AEC-Q101和AQG-324，同期车企会凭证我方的车型脾气提议相应的条款，主要测试步调包括：参数测试、ESD测试、绝缘耐压、机械振动、机械冲击、高温老化、低温老化、温度轮回、温度冲击、UHAST（高温高湿无偏压）、HTRB（高温反偏）、HTGB（高温删偏）、H3TRB/HAST（高温高湿反偏）、功率轮回、可焊性。 365建站客服QQ：800083652 其中功率轮回和温度轮回手脚代表的弥远测试，条款极为严格，举例功率轮回次数可能从几万次到十万次不等。主要筹商是测试键合线、焊合层等机械聚合层的弥远情况。测试时的失效机理主如果，芯片、键合线、DBC、焊料等的热推广总共不一致，导致键合线零散、断裂，芯片焊层分手，以及焊料老化等。 03 中国汽车 IGBT商场情况  跟着国内新能源汽车产业的快速发展，产业链上游大有逐步完成国产替代，以至引颈寰宇的趋势，诸如整车品牌、能源电板、电板材料等等照旧走得比拟靠前。而汽车电控IGBT模块是新能源汽车最中枢的功率器件，之前一直被诸如英飞凌、安森好意思、赛米控、三菱电机等海外供应商把持，但跟着比亚迪半导体、斯达半导、中车时期、士兰微、翠展微等国内供应商的崛起，现在在一定进程上照旧好像喜跃国产需求，确信在不久的往常，国内汽车半导体企业会更大更强！ |
