大洋电机2011开始IGBT模块封装技术的研发

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-11-22 17:06:35】【打印】【关闭】

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电机控制器是新能源汽车的核心功率电子单元，其作用是接收整车控制器的车辆行驶控制指令，把动力电池的直流电转换为所需的高压交流电，控制电机输出指定的扭矩和转速，驱动电机输出机械能并带动车辆行驶。

研究报告电机控制器的硬件部分由控制电路、驱动电路、外壳结构及各种传感器（电流互感器、温度传感器、旋转变压器）组成。其中控制电路由微控制器MCU（单片机、DSP等）、旋变解码电路、监控电路、传感器接口电路等组成，主要作用是接受整车控制器指令、根据整车控制器指令及传感器信息计算产生开关信号；驱动电路由IGBT模块、驱动电路板和直流母线支撑电容组成，主要作用是将开关信号放大后驱动IGBT，同时提供电压隔离和保护的功能。外壳结构采用高防护等级、集成一体化液冷设计。

行业研究电机控制器最重要的三大元器件是IGBT模块、直流母线支撑电容和电流互感器。其中，直流母线支撑电容已基本上不再采用铝电解电容，更换为性能更好的薄膜电容器，由厦门法拉电子、AVX、松下、EPCOS等国内外供应商供应，未来的发展方向是更薄、体积更小、耐压和耐温能力更强。电流互感器的发展方向是低成本、易集成且高温稳定性好。我国在这两大领域的技术水平和产业化程度已经比较高。

新能源汽车电机控制器的工作原理图

日立电机控制器的内部结构图

薄膜电容器与立方体型薄膜电容器

常见的非接触式霍尔电流传感器

国外厂商多是在采购IGBT裸芯片后自行进行汽车级IGBT模块的封装，在封装结构上进行了优化，如优化模块的焊接工艺、改进绑定线材料并优化绑定线连接回路、加强芯片结构等。因此功率密度高一般可达到每千克14至15kVA。以丰田为例，第二代普锐斯中的IGBT模块仍沿用传统的工业级模块封装结构。而在第三代普锐斯中，丰田改变了原有的IGBT模块封装结构，取消了功率模块基板和导热硅脂层，将DBA层直接焊接于特质的铝材散热器上，实现了直接冷却，散热性能提升30%。同时，新的封装结构在DBA与散热器之间嵌入特制缓冲孔板，更好的实现二者之间热膨胀系数的匹配。更高品质的汽车级IGBT模块，使得第三代普锐斯电机控制器的功率密度有了显著提升。（汽车级IGBT模块的特点见附录3）

第二代普锐斯IGBT模块的封装结构

第三代普锐斯IGBT模块的封装结构

国内电机控制器厂商多是采购现成的标准封装、工业级IGBT模块，体积大，功率密度在每千克6kVA左右，行业龙头上海电驱动为每千克8kVA。国产电机控制器的体积比国外产品要大50%到60%。

大洋电机有望成为国内首个突破汽车级IGBT模块封装技术的公司。2011年，公司启动了大功率IGBT及IPM模块封装建设项目，与中科院电工所进行合作研发，封装生产线位于北京市海淀区永丰高新技术产业基地，计划年产量15万只IGBT模块，可供5万个新能源汽车电机控制器使用，规格主要有1200V/450A、1200V/600A、600V/450A、600V/600A等。目前正处于样品测试阶段，尚未投入批量化生产。

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