湖南中車時(shí)代電動(dòng)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(duì)我們公司正在開發(fā)的一款做產(chǎn)品和大家進(jìn)行一個(gè)匯報(bào)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(shì)

基于商用車的控制器，對(duì)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(gè)趨勢(shì)已經(jīng)得到了整個(gè)行業(yè)的認(rèn)可，特別在商用車領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)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(gè)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(gè)變成16個(gè)，機(jī)械安裝連接點(diǎn)從32個(gè)變成4個(gè)，重量大幅度降低，我們開發(fā)新一代控制器，有三個(gè)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(shí)結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的技術(shù)形成一個(gè)智慧的功能，包括大數(shù)據(jù)分析以及故障的預(yù)測(cè)功能。

二、集成控制器關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)功率組件包含三個(gè)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(dòng)。新的集成控制器對(duì)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(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司，對(duì)外銷售三電動(dòng)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(tái)、動(dòng)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(jì)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(jì)，高溫材料的體系設(shè)計(jì)，一體化的噴流散熱技術(shù)。驅(qū)動(dòng)方面，發(fā)揮模塊和驅(qū)動(dòng)的集成優(yōu)勢(shì)，用自己開發(fā)的模塊的發(fā)射級(jí)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(gè)核心的技術(shù)研究方向，目標(biāo)達(dá)成以后，會(huì)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(duì)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(dòng)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(jì)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?yàn)轶w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(jì)，電熱耦分析和熱流模型和一體化冷卻設(shè)計(jì)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(jì)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?cè)诩煽刂破髦幸肓酥腔劭刂破鞯母拍?，引入了“互?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(duì)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(gè)事情基礎(chǔ)比較好?？刂粕弦灿幸粋€(gè)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(gè)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(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)的可靠性技術(shù)，主要是針對(duì)核心部件的壽命測(cè)評(píng)，針對(duì)實(shí)際工況的統(tǒng)計(jì)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(cè)試和實(shí)驗(yàn)與評(píng)價(jià)方法，試驗(yàn)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(cè)技術(shù)，從原來的實(shí)時(shí)維護(hù)，從維護(hù)層面從按時(shí)維護(hù)變成按需維護(hù)，故障發(fā)生以后報(bào)警實(shí)現(xiàn)故障將要發(fā)生前的一段周期進(jìn)行一個(gè)預(yù)警。這個(gè)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(gè)點(diǎn)，防水等級(jí)可以達(dá)到IP68，壽命上增加智慧功能和故障預(yù)測(cè)分析，壽命10年，還有一些升級(jí)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(jiǎn)單的匯報(bào)。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(dòng)封測(cè)線。檢測(cè)能力上，從原件、部件、系統(tǒng)、整車有完善的監(jiān)測(cè)能力。(PPT圖示)這是原件、系統(tǒng)、整車和大的環(huán)境測(cè)試。

以上就是我的匯報(bào)，謝謝大家!