湖南中車時代電動汽車股份有限公司總工程師-汪偉

各位專家、各位嘉賓，大家下午好!

我針對我們公司正在開發(fā)的一款做產(chǎn)品和大家進(jìn)行一個匯報和交流，基于中車IGBT集成控制器新一代芯片的開發(fā)。

一、發(fā)展趨勢

基于商用車的控制器，對外銷售3萬套系統(tǒng)和7000輛整車，90%以上的控制其采用了八合一的集成控制器，這個趨勢已經(jīng)得到了整個行業(yè)的認(rèn)可，特別在商用車領(lǐng)域的優(yōu)勢也是非常顯而易見的，包括從高壓安全、防護(hù)、絕緣等等，更重要的是重量體積的減小以及成本的降低。

(PPT圖示)這個數(shù)據(jù)中可以看到，從10米、12米客車的集成控制器來說正在使用的第五代控制器，集成以后高壓連接點(diǎn)從42個變成16個，機(jī)械安裝連接點(diǎn)從32個變成4個，重量大幅度降低，我們開發(fā)新一代控制器，有三個特征：基于中車自主的IGBT芯片技術(shù)進(jìn)行芯片定制開發(fā)及模塊集成以及組件封裝，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行八合一多功能集成，同時結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的技術(shù)形成一個智慧的功能，包括大數(shù)據(jù)分析以及故障的預(yù)測功能。

二、集成控制器關(guān)鍵技術(shù)

對功率組件包含三個方面：第一，IGBT芯片本身定制化的研究開發(fā)。第二，基于IGBT芯片組成模塊集成，加上智能的模塊的驅(qū)動。新的集成控制器對功率密度提出了更高的要求，細(xì)分到IGBT芯片來說，電流密度達(dá)到每平方厘米140安培，最高結(jié)溫達(dá)到175度。我們公司從2007年成立的，叫做湖南中車時代電動汽車股份有限公司，對外銷售三電動力系統(tǒng)、零部件，也銷售新能源客車的整車，2017年銷售了整車近7000臺、動力系統(tǒng)大小系統(tǒng)3萬多套，目前50億規(guī)模，公司主要在電機(jī)電控領(lǐng)域，結(jié)合中車的資源。

剛才講到IGBT芯片，在芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)電流密度的提升和開關(guān)損耗的降低，主要從技術(shù)設(shè)計和相關(guān)工藝進(jìn)行研究和突破。

模塊封裝，目標(biāo)提升功率密度和可靠性能的提升，主要在技術(shù)方面緊湊型的設(shè)計，高溫材料的體系設(shè)計，一體化的噴流散熱技術(shù)。驅(qū)動方面，發(fā)揮模塊和驅(qū)動的集成優(yōu)勢，用自己開發(fā)的模塊的發(fā)射級的寄生雜散電感，我們最終希望達(dá)到IGBT的開關(guān)功耗和過電過電壓達(dá)到小于20%。講到自主IGBT的功率組件，這是一個核心的技術(shù)研究方向，目標(biāo)達(dá)成以后，會在新一代的，就是TP6新一代控制總成上功率密度從現(xiàn)有產(chǎn)品的每公斤11千伏提升到每公斤15千伏。對于集成技術(shù)提出了更高要求，功率組件提成是六模塊加上驅(qū)動板和傳感器，這目標(biāo)是降重1.5公斤，輔助部件方面通過電容設(shè)計和開關(guān)器件集成實(shí)現(xiàn)1公斤左右降重。布置方面結(jié)合異形空間布置，在結(jié)構(gòu)上可以實(shí)現(xiàn)降重水平。通過降重和輸出能力提升和容量提升，最終可以達(dá)到重量由現(xiàn)有TP5的35公斤降到26公斤，容量350千伏安提升到400千伏安。

以上的一些集成和參數(shù)達(dá)成以后有很多細(xì)節(jié)技術(shù)問題和難點(diǎn)需要解決，包括散熱，因為體積小了，容量大了，散熱問題也是需要的亟待克服的，通過三維熱阻的網(wǎng)絡(luò)分析和設(shè)計，電熱耦分析和熱流模型和一體化冷卻設(shè)計方案，最終提升集成控制器的散熱能力，滿足高功率密度的散熱需求。電池兼容，通過定性、定量、定向精確定位干擾源，切斷傳播途徑，增強(qiáng)抗干擾能力，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和整車應(yīng)用。

目前也在積極的引入功能安全開發(fā)流程，也是計劃在今年底或者明年初引入認(rèn)證，和咨詢公司簽訂相關(guān)協(xié)議，配合我們做這樣的認(rèn)證。

我們在集成控制器中引入了智慧控制器的概念，引入了“互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”的概念，實(shí)現(xiàn)我們的健康管理，利用車聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)開展產(chǎn)品健康管理技術(shù)研究，目前對外銷售的部件超過10萬套，產(chǎn)品從2007年開始有大量的歷史數(shù)據(jù)和樣本，現(xiàn)在做這個事情基礎(chǔ)比較好。控制上也有一個集成，很多的變流器加上很多功能的控制現(xiàn)在都是進(jìn)行一個集成控制，硬件和軟件都要進(jìn)行相應(yīng)的集成，這也是比較高的難度，通過控制電路的資源共享和多處理器協(xié)同運(yùn)行技術(shù)，高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，符合AUTOSAR的架構(gòu)。

對于智能網(wǎng)聯(lián)的可靠性技術(shù)，主要是針對核心部件的壽命測評，針對實(shí)際工況的統(tǒng)計和編譜的方法，加速因子與器件損傷關(guān)系和關(guān)鍵部件壽命損傷的模型，集成過程當(dāng)中可靠性技術(shù)和關(guān)鍵部件失效模型、相關(guān)可靠性測試和實(shí)驗與評價方法，試驗方法的研究是我們關(guān)注的重點(diǎn)。

智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用，我們快速的故障檢測技術(shù)，從原來的實(shí)時維護(hù)，從維護(hù)層面從按時維護(hù)變成按需維護(hù)，故障發(fā)生以后報警實(shí)現(xiàn)故障將要發(fā)生前的一段周期進(jìn)行一個預(yù)警。這個在控制器方面很重要，包括電池也是更重要的功能。電機(jī)控制器的控制策略上也要做相應(yīng)的技術(shù)上的探討和研究。

三、新一代集成控制器研制

新一代控制器是高可靠性、高功率密度、智慧型控制總成，主要參數(shù)上，比如說功率密度的提升，從每公斤10千伏安到每公斤15千伏安，最高效率提高0.5個點(diǎn)，防水等級可以達(dá)到IP68，壽命上增加智慧功能和故障預(yù)測分析，壽命10年，還有一些升級功能。

以上就是我們的基本工作。我把我們公司的研發(fā)基礎(chǔ)做一下簡單的匯報。IGBT芯片有全鏈條的仿真能力，從供應(yīng)和生產(chǎn)條件來說2014年6月份建立了8英寸的IGBT的生產(chǎn)線和配套自動封測線。檢測能力上，從原件、部件、系統(tǒng)、整車有完善的監(jiān)測能力。(PPT圖示)這是原件、系統(tǒng)、整車和大的環(huán)境測試。

以上就是我的匯報，謝謝大家!