12月10日,比亞迪在寧波發佈了在車規級領域具有標杆性意義的IGBT4.0技術,再一次展示出其在電動車領域的領先地位。這一晚,比亞迪將IGBT這個長期遊離於人們視野、但又堪稱電動車CPU的核心技術帶到了“聚光燈”下。
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全稱“絕緣柵雙極型晶體管”,其芯片與動力電池電芯並稱為電動車的 “雙芯”,是影響電動車性能的關鍵技術,其成本佔整車成本的5%左右。對於電動車而言,IGBT直接控制驅動系統直、交流電的轉換,決定了車輛的扭矩和最大輸出功率等。得益於在IGBT等核心技術領域的強大實力,比亞迪電動車的超凡性能得以落地並具備持續迭代升級的能力。
作為中國第一家實現車規級IGBT大規模量產、也是唯一一家擁有IGBT完整產業鏈的車企,此次發佈會上,比亞迪還釋放了另一重磅消息:比亞迪已投入巨資佈局性能更加優異的第三代半導體材料SiC(碳化硅),有望於2019年推出搭載SiC電控的電動車。預計到2023年,比亞迪旗下的電動車將全面搭載SiC電控。
比亞迪推出IGBT4.0,引領車規級功率半導體發展
IGBT屬於汽車功率半導體的一種,因設計門檻高、製造技術難、投資大,被業內稱為電動車核心技術的“珠穆拉瑪峰”。此前,該技術主要掌握在國際巨頭手中。
“比亞迪依靠自身強大的研發實力、人才的聚集、產業鏈的配套,在汽車功率半導體領域有了非常核心的突破,這個突破不是今天想,明天投入就能實現的,是積累了十多年的技術、人才和產業鏈才能實現的。”中國半導體行業協會IC設計分會副理事長周生明在活動現場如此表示。
經過10餘年的技術積累,比亞迪IGBT不斷迭代更新。活動現場,中國電器工業協會電力電子分會秘書長蔚紅旗表示:“比亞迪在電動車功率半導體領域佈局較早,而且真抓實幹,在電動車功率半導體領域創造了領先,中國的電動車發展不用擔心被‘卡脖子’了。”
此次推出的比亞迪IGBT4.0,在諸多關鍵技術指標上都優於當前市場主流產品,例如:
1. 電流輸出能力較當前市場主流的IGBT高15%,支持整車具有更強的加速能力和更大的功率輸出能力。
2. 同等工況下,綜合損耗較當前市場主流的IGBT降低了約20%。這意味著電流通過IGBT器件時,受到的損耗降低,使得整車電耗顯著降低。以比亞迪全新一代唐為例,在其他條件不變的情況下,僅此一項技術,就成功將百公里電耗降低約3%。
3. 溫度循環壽命可以做到當前市場主流IGBT的10倍以上。這意味著比亞迪電動車在應對各種極端氣候、路況時,能有更高的可靠性和更長的使用壽命。此前,比亞迪電動車就以其優異的性能與穩定的可靠性,完成了從新疆吐魯番的高溫,到北歐的極寒、再到西藏高原的高海拔等全球最嚴苛自然環境的測試,並在全球300多個市場成功經歷了各種氣候、路況、駕駛習慣的考驗,得到廣泛認可。
厚積薄發,打造電動車性能標杆
在剛剛結束的2018廣州車展上,比亞迪全新一代唐EV正式對外預售。其百公里加速4.4秒、續航里程600公里(60km/小時等速續航下)的超強性能再度確立了行業領先地位,並獲得消費者的高度認可,預售當天的訂單便突破2000輛。
中國科學院院士、國家863“節能與新能源汽車”重大項目專家組組長歐陽明高曾評價,比亞迪全新一代唐“已經可以與世界上任何一家車企的電動汽車技術相較量,代表了當前電動汽車製造的最高水準”。
市場和行業的認可,離不開比亞迪IGBT等核心技術的加持。得益於比亞迪IGBT在芯片損耗、電流輸出能力等方面的優異性能,比亞迪插電式混合動力汽車,率先搭載了“542”黑科技——“百公里加速5秒以內、全時電四驅、百公里油耗2升以內”。
從2015到2017年,比亞迪電動車的銷量已經連續三年位居全球第一。這與比亞迪在IGBT等核心技術領域的超前佈局密不可分。
十多年前,在外界還不看好電動車前景的時候,“技術狂人”王傳福就默默佈局了電動車的核心技術。作為2003年才進入汽車行業的新玩家,比亞迪從一開始就密切關注IGBT等電動車核心技術的自主研發和創新。
2005年,比亞迪組建自身研發團隊,投入重金佈局IGBT產業。
2009年9月,比亞迪IGBT芯片通過了中國電器工業協會電力電子分會組織的科技成果鑑定,打破了國際巨頭的技術壟斷。
目前,比亞迪已經陸續掌握IGBT芯片設計和製造、模組設計和製造、大功率器件測試應用平臺、電源及電控等環節,是中國唯一一家擁有IGBT完整產業鏈的車企。
提前佈局SiC,比亞迪欲再度引領電動車變革
“馴服”了IGBT,比亞迪又將目光投向了更遠的未來。
雖然在未來較長一段時間內,IGBT仍將供不應求。但比亞迪也已預見到,隨著電動車性能不斷地提升,對功率半導體組件提出了更高的要求,當下的IGBT也將逼近硅材料的性能極限。尋求更低芯片損耗、更強電流輸出能力、更耐高溫的全新半導體材料,已成為學界和業界的普遍共識。
據悉,比亞迪已投入巨資佈局第三代半導體材料SiC,並將整合材料(高純碳化硅粉)、單晶、外延、芯片、封裝等SiC基半導體全產業鏈,致力於降低SiC器件的製造成本,加快其在電動車領域的應用。
此次發佈會上,比亞迪宣佈,已經成功研發了SiC MOSFET(汽車功率半導體包括基於硅或碳化硅等材料打造的IGBT或 MOSFET等),有望於2019年推出搭載SiC電控的電動車。預計到2023年,比亞迪將在旗下的電動車中,實現SiC基車用功率半導體對硅基IGBT的全面替代,將整車性能在現有基礎上再提升10%。
比亞迪第六事業部兼太陽能事業部總經理陳剛表示:“SiC MOSFET將成為比亞迪電動車性能持續迭代更新的新一代‘殺手鐧’,我們期望在加速、續航等性能指標上,為廣大消費者帶來更多驚喜。”
以技術創新,助力中國汽車產業“再向上”
在過去相當長的時間裡,IGBT的核心技術始終掌握在國外廠商手裡,中高端IGBT市場90%的份額被國際巨頭壟斷,導致“一芯難求”,成為制約我國電動車行業健康、快速發展的主要瓶頸。
根據世界三大電子元器件分銷商之一富昌電子(Future Electronics LTD)的統計,2018年,車規級IGBT模塊的交貨週期最長已經達到52周(IGBT的交貨週期正常情況下為8-12周)。而2018-2022年,全球電動車年複合增長率達30%,但同期車規級IGBT市場的年複合增長率僅為15.7%。可以預見,未來幾年全球車規級IGBT市場的供應將愈加緊張。
在功率半導體等核心技術的加持下,比亞迪在過去的三年位居全球電動車銷量第一,並助推我國電動車行業高速發展——正是在這三年,我國電動車產銷量持續領跑全球、保有量全球佔比達到50%。
十多年前,比亞迪打破國際巨頭對IGBT的技術壟斷,助力我國電動車的快速發展;今天,比亞迪推出了全新的車規級IGBT4.0,為我國汽車產業的換道超車,提供強大的“中國芯”。未來,伴隨著比亞迪SiC的推出與大規模應用,我國汽車產業的“再向上”將獲得新的助推力。
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