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今日nba奇才vs热火:應用于電動汽車的新型高功率密度IGBT???/h1>

nba奇才vs湖人 www.aokkq.club 2018/11/9 16:25:07 來源:互聯網 電力電子論壇|免費發布產品

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nba奇才vs湖人 www.aokkq.club   引言

  純電動汽車和混動汽車市場伴隨著全球環保意識的提高而增長。功率半導體??橐丫晌齠ǖ綞敵閱艿鬧匾槌剎糠?。特別是近年來,隨著市場的增長,動力系統的多元化要求大功率、高功率密度和大容量的功率???。

  為了響應汽車市場對功率??櫚幕疽?如大功率、高可靠性、緊湊性和高效率,被稱為大功率J1系列新型高功率IGBT??楸豢⒊隼?。

  大功率J1系列IGBT??椴捎?合1內部電路結構、直接主端子綁定結構(DLB)、直接冷卻結構、第7代存儲載流子溝道型雙極晶體管硅片技術(CSTBTTM)和RFC二極管硅片技術。

  這些技術的最優化結合成功地提高了致力于電動汽車應用的大功率J1系列IGBT??櫚男閱?。大功率J1系列??櫚耐夤酆湍誆康緶方峁谷繽?和圖2所示,其尺寸以及相應的額定電流和電壓規格如表1所示。

  

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  封裝技術

  相對于三菱電機之前推出的J系列和J1 系列汽車級IGBT???進一步提高電壓電流能力、應用于電動汽車的帶有散熱鋁柱的大功率J1系列IGBT??檳誆拷峁谷繽?所示。

  此類新6合1??櫚募鋼值湫頭庾疤卣靼ǜ嚦煽康鬧苯又鞫俗影蠖ń峁?、緊湊型尺寸、輕重量和大功率處理能力。大功率能力???如650V/1000A和1200V/600A)內含的大尺寸的引線和功率端子增大了其封裝尺寸,通常大封裝比小封裝具有更大的自感,而這對于在高di/dt條件下的大功率應用是非常危險的問題。

  然而,通過采用優化的內部功率引線和硅片布置可以消除P-N端子間的磁通,新開發的大功率J1系列??槌曬Φ厥迪值妥愿?。圖4給出新開發的大功率J1系列對比傳統設計的電感仿真結果。

  

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  與更傳統封裝的產品(J系列T-PM)相比,新的大功率??櫚姆庾俺嘰緙跎倭?0%(如圖5所示)。大功率J1系列??槌嘰緙跎偈怯嘔睦淙綽林峁菇岷細咝У牡?代CSTBTTM/RFC二極管硅片技術的結果。

  除了冷卻鋁柱比冷卻銅柱具有較低的導熱能力外,選擇鋁制冷卻柱對于EV/HEV應用來說是有一些優點的,其中,最顯著的優點是直接暴露于冷卻劑下鋁的抗腐蝕能力以及與采用J系列6合1 IGBT??櫚哪姹淦鞣槳趕啾仁敝亓靠杉跎?0%(如圖6所示)。

  鋁不像銅那樣易受電化學腐蝕,如果銅柱被使用,就需要用厚的鍍鎳層來防止被腐蝕。另外,鋁的輕量化有助于減少EV/HEV的電費和燃料消耗。

  

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  另外,大功率J1系列在導熱路徑上消除了兩層,一層是散熱基板和底板之間的焊接層,另一層是底板和水冷散熱器之間的硅脂層。與傳統的J系列T-PM逆變器方案相比,導熱能力提高了20%(如圖7所示)。同時,層數的減少也有助于溫度循環能力的改善。

  圖5、圖6、圖7所示的方案對比是基于應用于三相EV/HEV馬達驅動的相同電壓/電流等級的IGBT???。

  

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  采用最新的硅片技術的試驗結果

  結合水冷散熱器,在如下條件下通過實驗驗證了大功率J1系列650V/1000A IGBT??櫚墓β蝕砟芰?

  電池電壓=450V,PWM開關頻率=5kHz/10kHz,冷卻水溫度(Tw)=65℃,冷卻水流速=10L/min,熱阻IGBT-Rth(j-w)取最大值,IGBT特性參數取典型值。

  類似地,大功率J1系列1200V/600A IGBT??櫚氖笛樘跫縵?

  電池電壓=600V,PWM開關頻率=5kHz/10kHz,冷卻水溫度(Tw)=65℃;冷卻水流速=10L/min,熱阻IGBT-Rth(j-w)取最大值,IGBT特性參數取典型值。

  在這些應用條件下,650V/1000A??樵諂渥罡咴誦薪崳碌陀?50℃的情況下的最大逆變輸出電流可超過600Arms(相應逆變器輸出功率可超過120kW)。而1200V/600A??樵諂渥罡咴誦薪崳碌陀?50℃的情況下的最大逆變輸出電流可超過400Arms(相應逆變器輸出功率可超過120kW)。

  這些實驗結果如圖8和圖9所示。

  

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  如此有吸引力的良好結果是通過采用最新的第7代CSTBTTM和RFC二極管硅片技術而得到的。

  IGBT技術的進步一直受到對更高功率密度和更高效率的持續需求的驅動,這反映在通過采用改進內部結構來達到優化眾所周知的飽和壓降VCE(sat)vs. 關斷損耗Eoff折衷性能之目的的逐代IGBT硅片性能的進步上。

  通過在IGBT硅片結構上增加額外的載流子層,CSTBTTM硅片能通過同時減少飽和壓降和關斷損耗來達到更高的效率。

  第7代IGBT 硅片進一步優化CSTBTTM的飽和壓降VCE(sat) vs.關斷損耗Eoff折衷性能,如圖10所示,它歸納了新一代IGBT硅片性能的持續改進??悸塹絁1系列創新型封裝設計導致的超緊湊性(功率??樘寤∮?.68升),通過采用第7代IGBT硅片來實現超高功率密度是顯而易見的。

  

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  結論

  已開發的新型高功率密度IGBT???ldquo;大功率J1系列”被用來滿足逐步發展的電動汽車和混動汽車市場要求。

  大功率J1系列IGBT??樽齙攪誦閱芨?、自感低、封裝緊湊和重量輕,這些有吸引力的特點是通過結合優化的封裝結構技術和最先進的硅片技術(第7代CSTBTTM 和RFC二極管)來實現的。

  總而言之,大功率J1系列IGBT??檳蓯迪謱埛段姹淦髟誦?從而滿足不同種類的電動汽車和混動汽車的應用要求。

 

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