电动车高压线的电压是多少？ - 简版
IGBT模块在电动汽车中的应用
1 电动汽车中IGBT的工作原理HEV的电气系统示意图如下所示：文章来源：
DM电气系统示意图：
IGBT是电动汽车中的核心器件之一 电动控制系统：用电控系统的IGBT模块成本约占整车成本10%
车载空调控制系统
充电系统
电控系统的原理如下图：
2 IGBT模块性能及可靠性要求
电动汽车用IGBT面临的挑战：
工作环境温度变化幅度大
个人驾驶习惯差异大
路况复杂
电机峰值功率高
输出功率变化频繁
可靠性要求高，工作寿命长，失效后影响大
定制化要求：体积、重量、形状
IGBT性能要求
额定电压VCES：考虑充满电后的电池电压、寄生电感、di/dt等的影响，一般为电池电压的两倍以上
额定电流IC：考虑电机的峰值功率
工作频率：
需为正温度系数，尽量低，关断软度好
安全工作区：短路耐量高、RBSOA大，最好具有一定的雪崩耐量
模块热阻低，热容大
IGBT可靠性要求：
测试项目 测试条件及要求：
温度循环 (TC) -40℃～125℃，≥1000 cycles
热冲击测试 (TS) -40℃～125℃，≥100 cycles
机械振动 (MV) ≥10g，2hrs per axis(x,y,z)
机械冲击 (MS) ≥100g，3次,每个方向（±x,±y,±z）
高温存储 (HTS) Ta=150℃，≥1000hrs
低温存储 (LTS) Ta=-40℃，≥1000hrs
高温反向偏 (HTRB) ≥1000hrs，80% VCES，VGE=0，Tj=150℃
高温栅极偏压 (HTGB) ≥1000hrs，Tj=150℃
高温高湿存储 (H3TRB) ≥1000 hrs，Ta=85℃，RH=85%, 80%VCES，最大不超过100V
压力锅试验 (AC) ≥96hr，15psig，RH=100%，Ta=121℃
功率循环 (PC) △Tj=100K，≥30000 cycles
3 IGBT在电动汽车应用中的失效：
IGBT芯片失效：
? 过热
? 过流
? 动态失效
模块的老化失效：
? 电极端子、外壳
? 焊接层
其他失效：腐蚀等
IGBT常见失效：
过热失效：
环境温度高
温度保护点设置不合适，温度保护不及时
电流过大，器件损耗过高
热容低
热阻高
过压失效：
? 器件耐压余量不够
? 寄生电感大
? 吸收电路
? 过流保护时关断不合理
过流失效：启动、急加速、急减速、半坡起步、电机堵转/卡死<
<
IGBT常见失效—电极脱落
电极脱落：
电极结构设计不合理
电极焊接工艺
装配
衡量方法：
机械振动/冲击
IGBT常见失效—焊接分层
材料热膨胀系数和韧性
焊料成分
焊料厚度
焊接面积
衡量方法：温度循环/冲击
IGBT常见失效—键合线失效
键合线有大电流通过时，键合线会发生振动
键合线和Si热膨胀系数不一致，在Tj变化的过程中发生原子重构导致键合线断裂
衡量方法：
功率循环
影响因素
? 键合工艺
? 键合线成分
? 芯片表面金属化工艺及成分、
4 主要车用IGBT模块
HEV IGBT模块
两组三相全桥IGBT额定电压：850V
IGBT芯片集成温度、电流传感器
双面散热IGBT模块采用可焊正面金属工艺，单管封装
将单管IGBT双面散热器散热
直接水冷IGBT模块
三相全桥IGBT
650V, 200A/400A/800A
插针状底板，可直接水冷，热阻降低50%以上
无焊接IGBT模块
三相全桥，600V, 600/900A;1200V,300A/450A
芯片与DBC之间采用烧结工艺
信号端子为弹簧电极
主电极和DBC上的连接方式为压接
DBC与底板连接方式为压接，无TC失效问题
［jqk 在 2016-1-4 11:27:17 编辑过］
高铁“中国芯” 当惊世界殊
2015-10-27 14:44 来源：中国网 编辑：鲁晓光分享到：
从中国中车股份有限公司了解到，中国中车永济电机公司已自主研制出我国最高电压等级的高铁“中国芯”——6500V/200AIGBT模块。该模块的诞生，标志着我国拥有了完全自主知识产权的世界最高电压等级IGBT模块设计和制造技术。(新华社北京10月23日电)
消息传来，振奋人心。国产最高等级6500V高铁“中国芯”问世，标志着我国拥有了完全自主知识产权的世界最高电压等级的IGBT模块设计和制造技术，完全替代国外同类产品在铁路机车变流器中的“核芯”位置，提升中国装备制造业“走出去的”竞争力，中国高铁“空心化”的历史正在终结。
据了解，作为新一代电力半导体器件，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)广泛应用于轨道交通、电动汽车、智能电网等领域，每个6500V/200AIGBT模块由8个指甲大小的“芯片”封装而成，但就是这个比成人巴掌略大的IGBT模块，却是高铁列车和大功率机车上最神奇和关键的部件之一，作为高铁列车牵引传动系统的核心部件，IGBT模块直接影响着高铁列车能否瞬间起跑、舒适飞驰和稳定停车，被称为大功率交流机车运行的“心脏”。
近年来，随着全球绿色节能经济产业的深入发展，中国已成为IGBT模块最大消费国，年增长规模保持在20%。特别是国家提出“中国制造2025”发展规划之后，工业智能化和绿色化发展成为主题，对智能控制芯片和IGBT等功率半导体有了更多需求，高速动车组、大功率电力机车上，大功率IGBT模块是必备的要件。此前，我国还没有厂家能够实现6500VIGBT芯片本土产业化,高压大功率IGBT芯片一直被国外企业垄断。2014年，虽然自主化牵引传动系统和网络控制系统陆续投入使用，但所有机车车辆用6500VIGBT芯片仍然依赖进口。为此，国内企业每年需花费数百亿元资金从国外采购IGBT产品，但由于国外采购周期长达数月甚至一年以上，严重制约了我国轨道交通装备的自主创新和民族品牌创立，大大降低了国内动车、机车装备在国际市场的竞争力。
在轨道交通领域，高铁列车和大功率机车几乎代表着世界最高难度的电能转换，高铁列车和大功率机车IGBT研制能力的高低，是衡量轨道交通装备制造水平的根本性标志。IGBT尤其是耐高电压高电流的IGBT，堪称“半导体领域的珠穆朗玛峰”。实现“IGBT芯片——IGBT模块——牵引传动系统”的全链条自主化，掌握高铁列车三大核心部件之一的牵引系统，一直是轨道交通装备企业的梦想。这次完全自主知识产权国产最高等级6500V高铁“中国芯”问世，填补了国内在高压IGBT模块自主开发领域的技术空白，一举打破了国外垄断，降低了我国轨道交通、风力发电等产业发展过程中的经济风险，为推动中国高铁和大功率机车核心技术完全自主做出了重大贡献，势必增强中国轨道交通的国际竞争砝码，助推中国高铁走向世界。(李红日)
［4008303666 在 2016-1-19 18:57:50 编辑过］