2、电动控制系统的IGBT需要处理的电流大,可靠性要求高。
电动控制系统的原理如图2所示,主要是通过脉冲宽度调制(PWM)的方式控制IGBT开关,将电流从DC转换到AC(电池到电机,驱动电机)或者从AC转化到DC(电机到电池,刹车、下坡时能量回收)。
对于HEV和比亚迪双模(DM)车型来说,除驱动电机外,另外还有一个发电机(如图3所示),可以由汽车的发动机带动其发电,然后通过IGBT模块AC/DC转换后向电池充电。在DM车型中,该发电机还可以充当驱动电机的作用。
3、电动汽车中IGBT模块的参数及可靠性要求。
电动车中的电池电压较高,一般在200V以上,电机功率也较大,要求IGBT的额定电压在600V~1200V,额定电流300A以上。
1) 由于采用多个IGBT芯片并联,需要IGBT的VCEsat具有正温度系数;
2) 在电机驱动电路里,IGBT的开关频率不是太高,一般在20KHz以内。另外由于工作电流较大,系统复杂,需要选择饱和电压(VCEsat)低,关断特性较“软”的IGBT;
3) 在实际工作中,IGBT存在负载短路的风险,因此要求IGBT有较好的短路耐量;
4) 考虑到汽车车仓里温度较高,IGBT的最高可工作结温Tj不能低于150℃;
5) RBSOA要大,具有一定的雪崩耐量;
6) 耐大电流冲击能力强,散热好;
7) 需要极低的EMI,避免干扰驱动控制电路和其他外电路。
电动汽车中IGBT模块占整车成本近10%。IGBT模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用,是电动汽车的核心技术之一。电动汽车的特殊需求,对IGBT模块技术提出了更高的要求。电动汽车产业的发展,为IGBT模块件提供了机遇和挑战。只有解决好这些问题,才能更好的促进电动汽车的商业化进展。