電動客車如何節(jié)能？IGBT起到很關鍵的作用

為什么在介紹比亞迪的IGBT前我們要舉以上這樣一個例子呢?因為這就是很具代表性的技術壟斷，如果不掌握核心技術，產品的發(fā)展只能聽從別人的發(fā)號施令。十幾年前，中國開始逐漸普及電動汽車，在攻克了電池、電機這兩個技術核心以后，整套電子控制系統(tǒng)就成為了下一個攻堅目標。此前電動汽車電子芯片一直處于被日本和歐洲廠商壟斷的局勢，國產的純電動汽車要想得到可靠的性能，必須要采購國外的芯片。

2009年比亞迪研制的第一代IGBT晶硅，又被稱為IGBT 1.0。

IGBT學名絕緣柵雙極晶體管，如果去網上查詢一般只能查詢到非常“硬核”的干貨，雖說介紹的非常專業(yè)且詳細，但是讓人實在難啃。筆者稍微整理了一下給大家普及一下， IGBT簡單來說就是介于電池和電機之間的芯片，更籠統(tǒng)一點可以說是電動汽車電力系統(tǒng)的“CPU”，也可以看做為一個電路開關。IGBT由MOSfet絕緣柵型場效應管和BJT雙極型三極管組成，MOSfet的特點是擁有高輸入阻抗，而雙極型三極管能達到大電流的效果。

比亞迪K9的輪邊電機驅動橋

IGBT主要用途就是對直流電或者交流電進行高頻切割，通過高頻驅動，對電能進行變換。我們舉個例子，一般的車載鐵鋰電池在300VDC以上，而比亞迪K9純電動公交上搭載的永磁同步電機的輸入電壓為540VDC，這時候我們就可以通過控制IGBT來將電池輸出的電流提升成540VDC。

要知道車載電池輸出的是直流電壓，部分新能源車輛上面也有搭載交流電機或者是其他使用交流電的設備，而IGBT還能起到將電池輸出的直流電逆變成交流電的作用。例如使用交流電機的新能源汽車，IGBT可以合理的控制輸出的交流電壓和頻率，能夠使交流電機的協(xié)調性提升很多。而我們所熟知的高鐵動車，采用的就是IGBT直流逆變交流牽引這一套原理。

其實新能源汽車逐漸普及，發(fā)展IGBT也成為了國內電動汽車產商主要的目標，但是由于技術水平受到限制，所以說一直難以起步。大多數(shù)新能源廠商，還是需要依靠進口IGBT來實現(xiàn)生產。比亞迪2005年開始研發(fā)IGBT，期間分別推出過IGBT 1.0、IGBT 2.0、IGBT 2.5。2017年比亞迪推出了全新的IGBT 4.0，在技術方面有非常大的提升。當然很多人就會問，這個IGBT的技術提升，到底對整個電動汽車的電動系統(tǒng)，有什么影響呢?

IGBT技術主要分為三種，第一代是80年代日本英飛凌的PT技術;第二代是90年代德國西門子的NPT技術;第三代是2000年以后德國西門子的FS技術。比亞迪從NPT開始研發(fā)，經歷了三代NPT產品，在4.0上革新到了FS技術。FS技術的厚度相比NPT技術要薄三分之一，也就是能夠將用料的錢花在生產工藝上面，價格基本上是不會有太大的變化。

而IGBT最關鍵的數(shù)值就是Eoff(關斷損耗：代表每次開關的時候產生的損耗。)和VCEast(飽和電壓：IGBT額定電流通過時上的電位差)，這兩者直接影響IGBT的能量損耗，肯定是越低越好。當然這兩者之間的關系就像蹺蹺板的兩端一樣，一邊低了另一邊肯定就會偏高。而比亞迪的IGBT 4.0相比2.5，在關斷損耗和飽和電壓兩方面均有穩(wěn)步的降低，沒有出現(xiàn)低了一個另一個偏高的現(xiàn)象。

而IGBT在傳輸電流的過程中，除了自身產生的損耗以外，還會因為發(fā)熱而產生能量損耗。IGBT 4.0配套的雙面水冷模塊，也能夠解決IGBT的散熱問題。整體優(yōu)化后的IGBT 4.0功耗能夠降低20%，電流輸出能力能夠提高15%。

現(xiàn)在很多人還在密切關注車載電池的能量密度，實際上電池已經被開發(fā)到一種極限了，國內的電池廠商可以說遇到瓶頸了。這樣人們可能會認為要想提高電動汽車的續(xù)航能力，只能在電機上面下手了。實際上我們今天介紹的IGBT 4.0，在使用相同電池的情況下能夠一定程度提高續(xù)航能力。

當然，在純電動轎車上很難感受出來，因為電量消耗最多的都是車輛加速的時候，而城市公交更需要頻繁的負載起步，這個過程需要電機輸出最大扭矩，也是電量消耗最大的時候。如果選裝IGBT 4.0，優(yōu)化車輛加速情況下的電耗，那么車輛的能耗肯定會降低，公交車的續(xù)航能力就會穩(wěn)步的提升。畢竟IGBT這種實質性的東西，會比通過輕量化和各種優(yōu)化來的更實在一些。

目前，比亞迪的IGBT 4.0還沒有應用到電動汽車上。但根據比亞迪介紹，新一代的IGBT 4.0產品很有可能會應用到車用領域，未來也有可能會實裝到純電動客車上。所以說不要以為我們日常生活中乘坐的電動公交車很“low”，其實科技含量是非常高的。