2021年,持續一年多的疫情不僅深深影響了我們的生活,也着實讓人感慨工業大國的全産業鍊對抗疫是多麼重要。
就在2020年初,口罩需求是多麼迫切。作為汽車媒體,電哥印象最深的,還是比亞迪用3天的時間完成圖紙、7天造出口罩、10天大規模生産,迄今最大單日峰值産能超1億隻,迅速成為全球最大的口罩生産商。
這樣恐怖的産能爆發速度,是和強大的研發、生産能力脫不開幹系的,少了研發就難免受制于人,缺少生産能力又會造成産業空心化,大大削減我們應對極端情況的反應速度。
比亞迪就是這種不喜歡讓人“卡脖子”精神的代表,無論是軌道交通、半導體設計、新能源電池、材料、高精導航、高端制造等全産業鍊,一句話來說就是:“我全都要”。
說回造車本身,一直以來汽車三大件的說法還是很深入人心的,從燃油車為人熟知的發動機、變速箱、底盤,再到新能源車電池、電機、電控,
事實上,這是一個非常籠統的叫法,我們知道動力電池内部包含電芯、電解液、冷卻等等複雜機構,那麼電機也不例外。
随着技術的進步和性能要求越來越高,電機實質上由多個模塊合并而成,目前主流技術常見的是驅動電機、電機控制器、減速器三合一。
因此,硬件的集成化、小型化是滲透在方方面面的,占用空間更小同時提升效率是我們亘古不變的追求
明白了這點,而比亞迪更是在行業主流技術的基礎上,進一步整合出了8合1電驅總成,包含了驅動電機、減速器、驅動電機控制器、PDU(高壓配電箱)、DC-DC(高低壓直流轉換器)、 Bi-OBC(車載充電器)、VCU(整車控制器)、BMS(電池管理器),綜合效率89%。
這驅動電機,或者說驅動總成的核心關鍵部件,正是電控單元。
簡單解釋一下,我們已經知道電動汽車是由電機來用來“出力”的,但是這個力怎麼出呢,必須要通過電控單元(電機控制器)來實現,電動汽車電機控制器就是通過逆變橋調制輸出正弦波來驅動電機工作。
我們繼續深挖一下,這個電控單元(電機控制器),一般是由配電回路、輔助電源、驅動回路功率器件(IGBT)、DSP電路、結構與散熱系統等構成。
當然了電路知識非常複雜,我們隻要知道其中最重要最核心的是功率器件,也就是IGBT或SiC功率模塊,目前比亞迪e平台3.0電控單元使用了全新一代SiC電控,功率密度提升近30%,電控最高效率99.7%。
既然是核心中的核心,那當然可以等量代換一下,功率器件就是驅動電機總成的核心。
就是這樣一個看上去很小的關鍵模塊,此前大多掌握在諸如英飛淩等公司手中,一直堅持自主研發的比亞迪,一路自研自制,從IGBT再到SiC模塊,成為國内首批自主研發并量産應用SiC器件的半導體公司。
這塊自主研發制造的高性能碳化矽功率模塊 ,國内唯一實現在電機驅動控制器中大批量裝車的SiC三相全橋模塊。
SiC功率模塊性能更強勁,成本也相對更高,目前比亞迪SiC模塊主要應用在高端車型電機驅動控制器中,在漢EV中就有使用,大幅提升了性能表現。
那麼,比亞迪比亞迪半導體碳化矽模塊,又有哪些獨到之處呢?還得從工藝上說起。
首先,這個模塊采用納米銀燒結工藝代替傳統軟釺焊料焊接工藝,提升了高溫可靠性,充分發揮SiC高工作結溫性能。
這樣的好處是相比傳統焊接,大幅提升可靠性,壽命提升5倍以上,連接層熱阻降低95%。
納米銀燒結工藝燒結體的導電性更加優異,另外在導熱性、高粘接強度等方面,穩定性也更加突出,此工藝燒結的模塊最大的優勢是能夠長期工作在高溫工況,那麼穩定性肯定是要好上許多了。
哦對了,納米銀燒結工藝,還有一個優勢就是芯片燒結層形成可靠的機械連接和電連接,這樣一來半導體模塊的熱阻和内阻均會降低,性能得以提升,當然可靠性也會随之提升。
▽納米銀燒結對比傳統焊料燒結
這個工藝中,燒結料為純銀材料,不含鉛,這意味着環保性更為突出。SiC的芯片正面互聯采用先進的Cu clip bonding工藝,提高了SiC模塊的過流能力,增強散熱性能且降低了芯片的溫升,溫控更強。
至于超聲波焊接工藝連接絕緣基闆金屬塊與外部電極部分,能夠最大化減小模塊雜散電感,增強過流及散熱能力,增強整體的穩定性。
▽超聲波焊接圖
生産過程中使用氮化矽AMB(活性金屬釺焊)陶瓷覆銅基闆,能夠大幅降低熱阻,使芯片的散熱性能更強,提升使用壽命。
同時,很多人使用電動車,會感覺到電機的“嘯叫”聲,一方面這個聲音的确存在,其次是電動車沒有發動機的轟鳴,車内會更加安靜,使得這個不那麼大的“嘯叫”聲更為突出。
鑒于此,比亞迪SiC模塊可滿足20KHz以上的使用頻率,這樣即便是加速階段也能夠把工作噪音降到最低,最大化電動車的靜谧駕乘優勢。
綜合來看,SiC功率模塊的好處就很多了,導通損耗低的同時工作結溫高,對于高性能電機來說,這是實現系統效率和高頻化的重要條件。
對于用戶而言,意味着更強的性能、更長的續航表現,大幅提升功率密度,輸出功率提升至250KW以上,相同的性能表現下,占用的體積也隻有IGBT的一半。
王傳福:比亞迪什麼都可以造最後,電哥想起前不久看過的紀錄片《酌見》,在這檔節目中,俞敏洪對王傳福進行了現場采訪,最讓人記憶深刻的是王傳福那句:“比亞迪什麼都能可以造”
從電池、造車、材料、半導體...比亞迪就是如王傳福本身一樣,認死理,不服輸,總是不斷學習和改造自己。
新能源技術如是,刀片電池如是,e平台3.0如是,SiC功率模塊亦如是。
(圖/文/攝:皆電 宗澤)
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