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新能源汽车作为传统燃油车的迭代品,在传统汽车“三小电”基础上延伸出的动力总成“三大电”作为功能的替代,性能指标是它最重要的优势之一。新能源汽车发展到今天,无论怎么变,最基础、最核心的部分还是三电技术。
其中,电控系统作为电机控制器,需要硬软件紧密配合,提升体积功率密度是其核心目标。在硬件方面,它既要满足车辆各项电气性能指标,又要追求高功率密度和高性价比。而在软件方面,电控技术普遍采用矢量变频调速控制软件。通过对电机参数识别,才能精准控制电机,保证驱动系统的运行效率,减少系统发热,增加行驶里程。电机控制器的核心指标是体积功率密度,过去十年电机控制器体积功率密度持续提升,从2010年的基于IGBT的11KW/L,到2017年基于IGBT的22KW/L,到2022年基于SiC的60KW/L。体积功率密度的快速提升,促进了新能源汽车实现爆发式增长。
在电机控制器成本构成中,占据重要地位的功率模块市场大部分仍然为国外芯片厂商所占据,全球车规级IGBT芯片和模块的供应仍由英飞凌、安森美、德州仪器、意法半导体、三菱电机等主要IDM厂商主导。IGBT作为功率模块最主流的功率芯片,在新能源汽车领域中发挥着至关重要的作用。根据英飞凌年报显示,新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。其中,IGBT约占新能源汽车电控系统成本的37%,是电控系统中最核心的电子器件之一。
能够突破屏障,完成自主研发,才能让新能源汽车及电控系统得到更好的发展。这其中,就有掌握这项技术的比亚迪,其超级混动DM4.0 IGBT模块,采用比亚迪半导体自研高性能IGBT和超快速软恢复二极管芯片技术,拥有极低损耗和优异的过流能力,处于行业领先水平;同时超级混动DM4.0 IGBT模块针对混合动力系统定制开发的专用模块,将驱动、发电、升降压单元集成在一起,优化结构布局,助力实现新能源汽车系统总成的高效以及高集成度。该系列模块自2021年开始批量装车,已全面应用于比亚迪DMI车型。
据中汽协数据显示,2012年,我国新能源汽车销量仅为1.3万辆,2021年已达352万辆,年均增长超过86%。2022年1-9月,新能源汽车产销分别达到471.7万辆和456.7万辆,同比增长1.2倍和1.1倍,市场占有率达到23.5%。2022年有望达到650万辆。我国新能源汽车销量保持高速增长势头。在新能源汽车的东风下,目前正处于车规IGBT产品需求大于产能的时间窗口,拥有着爆火市场的车规级IGBT已然成为了新能源汽车电子设备领域的“心脏”,巨大的发展空间和市场正在在前方等待着。
与技术更新相比,IGBT更需要稳定性和可靠性。我国的IGBT产业链正在初步形成,但尚不能完全掌控市场需求,国外大厂仍然处于领先地位,所以还需要不断成长。等到真正能够与其楚河汉界一争高下的时候,国产新能源汽车势必将迎来一个新的高峰。