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"인버터 월드"파워 일렉트로닉스 | 신 에너지 전기 자동차에서 IGBT 적용 사례 읽기

출시일 : 2019. 11. 22.

1, IGBT 정의

IGBT (절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터

IGBT 모듈은 특정 포인트 브리지를 통해 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor Chip) 및 FWD (Freewheeling Diode Chip)로 패키지화 된 모듈 식 반도체 제품입니다.

2, IGBT의 사용

IGBT는 에너지 변환 및 전송의 핵심 장치로, 일반적으로 전력 전자 장치의 "CPU"로 알려져 있으며 철도 운송, 스마트 그리드, 항공 우주, 전기 자동차 및 새로운 에너지 장비와 같은 600V 이상의 DC 전압을 갖는 컨버터 시스템에 적용됩니다.

패키지 된 IGBT 모듈은 인버터, UPS 무정전 전원 공급 장치 및 기타 장비에 직접 적용됩니다.

3, IGBT 모듈의 특성

IGBT 모듈은 에너지 절약, 편리한 설치 및 유지 보수, 안정적인 방열 기능을 갖추고 있습니다.

현재 시장에 나와있는 대부분의 제품은 이러한 모듈 식 제품이며 소위 IGBT는 IGBT 모듈이라고도합니다.

4. 가장 간단한 언어로 IGBT의 기능을 요약하십시오.

에너지 변환 및 전송 제어

5. 전기 자동차에 IGBT가 필요한 이유는 무엇입니까?

IGBT의 기능은 교류 및 직류의 변환이며, IGBT는 고전압 및 저전압 변환 기능도 수행합니다.

외부 충전시 교류 전류이며, IGBT를 통해 배터리로 직류로 변환되어야하며, 동시에 220V 전압을 적절한 전압으로 변환하여 배터리 팩을 충전해야합니다.

배터리가 방전되면 IGBT를 통과 한 DC 전원이 AC 모터가 사용하는 AC 전원으로 변환되는 동시에 AC 전원의 주파수 변환 제어가 수행되며, 전압 변환은 필수 불가결합니다.

IGBT는 전기 자동차의 핵심 기술 중 하나라고 할 수있는 전력 반도체 장치로, IGBT의 품질은 전기 자동차의 방출 속도에 직접적인 영향을 미칩니다.

6, IGBT의 작동 원리

에어컨 압축기를 예로 들어보십시오 : 국내 지정 전압 220V, 주파수 50Hz, 정류기 필터를 통해 홈 6 점 약 310V DC를 얻습니다.이 DC 전원 후 가변 주파수 전원 공급 장치를 사용하여 압축기 작동을 제어 할 수 있습니다. 그리드 주파수를 50Hz에서 30-130Hz로 변환하고, 전원 주파수를 사용하여 컴프레서 속도를 부드럽게 제어하여 자동 무단 변속을 달성 할 수 있습니다. 이는 컴프레서가 항상 최상의 작동 상태에 있습니다.

전기 자동차에서, 모터는 압축기로 간주 될 수있다. 두 원칙은 거의 동일합니다.

7, 현대 교통 시스템에서 IGBT의 중요성

DC 충전 파일의 원자재 비용의 30 %는 IGBT

전기 기관차에는 일반적으로 500 IGBT 모듈이 필요합니다

EMU에는 100 개 이상의 IGBT 모듈이 필요합니다

하나의 지하철에는 50-80 IGBT 모듈이 필요합니다

8, IGBT 비용의 중요성

IGBT는 모터 구동 시스템 비용의 약 절반을 차지하고 모터 구동 시스템은 총 차량 비용의 15-20 %를 차지합니다. 이는 IGBT가 총 차량 비용의 7-10 %를 차지하며 이는 배터리를 제외한 두 번째로 높은 비용 구성 요소입니다. 또한 차량의 에너지 효율을 결정합니다.

2016 년 전 세계 전기 자동차 판매량은 약 2 백만대로 약 9 억 달러의 IGBT 튜브를 소비하여 평균 차량 당 약 450 달러가 소요되며 배터리를 제외한 전기 자동차의 가장 비싼 부분입니다.

9. Toyota는 자체 IGBT를 생산할 수있는 세계 유일의 자동차 제조업체입니다.

IGBT가 너무 중요하기 때문에 Toyota는 하이브리드 차량의 개발에서 IGBT 튜브를 완전히 제어해야한다고 결정했으며 Toyota는 자체 IGBT 튜브를 생산할 수있는 유일한 자동차 제조업체입니다 (다른 사람의 웨이퍼를 구입 한 다음 포장하는 대신 자체 생산). ), 프리우스는 활력을 얻었으며 현재 세계에서 유일하게 강력한 하이브리드 차량입니다.

10. 중국의 고속철도 IGBT 시장은 기본적으로 일본의 Mitsubishi가 독점했습니다.

Mitsubishi Electric의 IGBT는 업계의 기본 표준이되었으며, 중국의 고속 기관차 IGBT는 Mitsubishi가 독점하고 있으며, 유럽의 Alstom, Siemens 및 Bombardier도 Mitsubishi Electric의 IGBT를 사용하고 있습니다.

11. Infineon은 거의 모든 전기 자동차의 IGBT를 인수했습니다.

인피니언은 일본 제조업체 외에도 전기 자동차의 모든 IGBT를 휩쓸었고, 미쓰비시 전기는 중국 고속철도의 높은 이익에 중독되어 2500V 이하의 시장에는 거의 아무것도 없다.

12. 테슬라가 사용하는 IGBT 비용

Tesla Model X는 Infineon에서 공급 한 132 개의 IGBT 튜브를 사용합니다 (후방 모터는 96 개, 전면 모터는 36 개). 단 하나의 튜브 비용은 약 $ 4-5이며 총 약 $ 650입니다.

모듈로 전환하면 약 1200-1600 달러의 비용이 소요되는 12-16 개의 모듈이 필요합니다.

Tesla가 단일 튜브를 사용하는 이유는 주로 비용이며, 특히 전력이 일반 전기 자동차보다 훨씬 크기 때문에 설계 개발주기가 짧고 단일 튜브 설계를 채택해야합니다.

13. 중국에서 제조 된 IGBT 현황

IGBT는 7.5 세대로 개발되었으며, 7 세대는 2012 년 Mitsubishi Electric에 의해 시작되었습니다. 현재의 Mitsubishi Electric은 7.5 세대로 간주 될 수 있으며, 동시에 IGBT의 차세대 SiC 기술은 미쓰비시와 같은 대형 공장인지 여부에 관계없이 일본에서 널리 보급되었습니다. Fuji 및 Rohm과 같은 소규모 공장은 SiC 구성 요소를 쉽게 제조 할 수있는 능력을 갖추고 있으며, 중국은 현재 20 년 이상 간격을두고있는 3 세대 수준입니다.

6 세대 이후 IGBT 자체의 잠재력은 거의 그대로 유지되었으며 모든 사람들이 열을 방출하는 IGBT 패키지로 에너지를 전환했습니다.

자동차 IGBT의 방열 효율 요구 사항은 산업 등급보다 훨씬 높으며 진동 조건도 고려되며 자동차 등급 IGBT는 산업 등급보다 훨씬 높습니다.

열 소산의 열쇠는 재료이며 재료 과학은 국가의 기본 과학의 표현으로 중국은이 점에서 매우 후진 적이며 일본은 독일뿐만 아니라 미국에서도 훨씬 앞서 있습니다.

14, 국내 IGBT도 시작

2015 년 10 월 Shenzhen BYD Microelectronics Co., Ltd.와 Shanghai Advanced Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.는 IGBT 국내 산업 체인을 공동으로 구축하기위한 전략적 산업 제휴를 수립하기위한 전략적 협력 계약을 체결했습니다.

현재 BYD는 칩 설계, 웨이퍼 제작, 테스트 및 패키징을 포함한 IGBT 산업 체인을 통합했습니다.

2015 년 12 월, BAIC Group의 자회사 인 Beiqi New Energy Co., Ltd.와 CRRC의 자회사 인 China Electric은 Zhuzhou에서 새로운 에너지 차량 분야의 협력을 시작하기위한 전략적 협력 계약을 체결했습니다.

[요약]

중국의 고속철도는 전 세계적으로 명성이 높으며 우리는이를 자랑스럽게 생각합니다.

중국의 전기 자동차는 또한 세계 최대 시장이며 상승에 있습니다.

그러나 핵심 기술을 추구하는 것은 여전히 ​​실용적이어서 개발할 수는 없지만 시간과 축적이 필요합니다.

이러한 상황은 C919 대형 항공기와 동일하며 자체 설계 및 계획을 자체적으로 수행하지만 엔진을 포함하여 전 세계적으로 부품을 구매할 수는 없습니다.

그러나 시간이 걸리는 한, 중국의 영리와 지혜를 바탕으로 이러한 기술을 습득하는 것은 매우 임박한 일이라고 생각합니다.