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搭新能源快车,国产IGBT的进击!

来源:维安WAYON

#维安电子#

03-25 07:18

    在汽车电动化的浪潮下,各国纷纷进入新能源汽车的快速发展期。据EV talk推测,2025年全球新能源车年销量将达到1200万辆。

    2020年,中国政府印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,规划提出:

    2025年,中国新能源汽车新车销量占总汽车销量的20%。

    2025年,纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里。

    而2021年的全年新能源汽车销量,以超预期的352万辆,同比增长了1.6倍。基于该增速,中国汽车工业协会在2021年的年度报告中提出,2022年新能源汽车销量同比增长将预计会达到44%,即500万辆;“中国新能源汽车新车销量占总汽车中销量的20%”的规划目标也有望提前达成。

表1  2021年中国汽车产量数据

注:数据来源于中国汽车工业协会官网发布的数据

IGBT在新能源汽车中的重要性

    新能源汽车,即动力系统组成部分中有非传统燃料作为动力来源的驱动方式。目前所有的新能源汽车,最明显的特点是电池和电机驱动系统作为汽车动力来源,电机驱动系统中的电机控制器,最广泛的方案就是使用IGBT。

图1  新能源汽车电气功能示意图

    IGBT在新能源汽车中的应用分类:

表2  IGBT在新能源汽车行业应用分类

    IGBT作为能源变换与传输的核心器件,其价值约占整车成本的1-2%。我们以商用车和乘用车出货量均最大的150KW的电机控制器做分析,电机控制器(单机版本)总成本约4000元,各组件占比如下图:

图2  电机控制器成本占比

    其中,IGBT的成本约1400元,占电机控制器总成本约34%。

    IGBT的高比重、高价值属性,加上近年国际贸易风险的提高,国产化替代顺势而为。随着国内IGBT行业的发展,器件可靠性越来越高,成本优势越来越明显,服务优势更加凸显。因此,IGBT国产化的用户粘度也会随之攀升,对于国产IGBT器件来说,发展前景是非常可观的。

电动汽车的动力升级

    目前,新能源车已经进入快速发展轨道,其发展也逐渐由政策导向转为市场导向。在此基础上,新能源车关键零部件已进入充分竞争,保证质量、降低成本是重要课题。

    2021作为SiC器件爆发的元年,牵引着新能源汽车行业做技术迭代——400V电压平台升级800V电压平台。确实SiC MOS有着无与伦比功耗优势,在电池续航焦虑的时期,SiC器件能提供多出的7%~10%续航是难能可贵的,可以不计成本。

    而800V电压平台,IGBT也必然会有一席之地:商用车上已然成熟的应用场景;IGBT7精细沟槽带来的低导通压降和低开关损耗,更小的芯片面积;更低的成本,决定了IGBT依然会是800V电压平台功率器件的主力军。

    SiC性能无法做到绝对优势,那么IGBT成本优势就体现出来了。根据2021年12月份销量数据统计,A级及以下车型占比超过70%,说明10W元及以下定价电动车还是目前行业的主流,相较于高端车型来说,这部分车型对于成本的要求更加苛刻。

图3  2021年12月新能源乘用车车型年销量占比情况

    按目前的车用SiC-MOSFET模块的市场价格计算,同等电流规格的IGBT和SiC的成本价格相差至少1倍,IGBT的成本优势明显,市场空间不会被SiC-MOSFET挤占。乘用车电机控制器这种以量换价的市场如此,商用车电机控制器这种价格成本占绝对主导地位的市场更亦如此。

WAYON新能源汽车行业IGBT产品规划

    维安在布局IGBT产业时,即开始规划车用模块,并将在今年Q2~Q3季度推出适用于商用车的HD封装模块和物流车用的VA模块,该模块的特点有:

    · 更高的功率循环寿命设计

    · 通用封装设计

    · 更高的鲁棒性

    · 更严格的筛选测试流程

    · 更完善的品质管控过程

    以客户的实际需求为向导,提供客户需要的产品。

    封装形式如下图:

图4  WAYON—HD封装模块

图5  WAYON—VA封装

    HD模块尺寸兼容英飞凌的EconoDUAL 3封装,适用于100KW~200KW商用车及物流车电机控制器;

    VA模块外形尺寸兼容英飞凌HP1封装,适用于60KW~100KW物流车电机控制器。

责编: 爱集微

爱集微

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邮箱:jiwei@lunion.com.cn

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