7月29日，由全國新能源汽車(chē)運營(yíng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦，中國電動(dòng)汽車(chē)網(wǎng)承辦的“2017中國綠色物流供應鏈產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨全國新能源汽車(chē)運營(yíng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會(huì )”在浙江杭州舉行。中國科學(xué)院電工研究所高級工程師劉鈞在大會(huì )上做了“淺談技術(shù)創(chuàng )新對降低電機控制器成本的重要作用”的主題演講。

一．背景概述

電機驅動(dòng)系統的性能直接決定了車(chē)輛的性能。是支撐電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)體系的三項關(guān)鍵共性技術(shù)之一。在要求方面，有高性能、可靠、低成本等；在高性能方面，良好的電機驅動(dòng)系統性能保證車(chē)輛的動(dòng)力性、增加車(chē)輛續駛里程；在可靠性、安 全性方面，直接影響到車(chē)輛的可用性和用戶(hù)的接受度；在低成本方面，電機驅動(dòng)系統的成本將影響到新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

二、淺談降低成本的技術(shù)創(chuàng )新途徑

1. 美國DOE電驅系統成本目標

2. 電驅系統成本構成

控制器成本降低的主要技術(shù)途徑包括：(1)有效提升現有材料利用率及國產(chǎn)化率(Si基IGBT與電容組件)；(2)功率控制總成與動(dòng)力總成集成創(chuàng )新；（3）基于第三代半導體技術(shù)的全SiC控制器。

3. 提升Si基IGBT模塊的材料利用率

創(chuàng )新的IGBT封裝技術(shù)提升芯片單位面積電流承載能力，同時(shí)芯片工作結溫Tjop從125℃提升至175℃。

塑封/雙面冷卻封裝技術(shù)是被看好的規?；统杀痉桨钢?；同時(shí)Tj在線(xiàn)檢測(芯片集成溫度傳感器與損耗/熱阻模型計算相結合)，減小設計余量。另外采用量大價(jià)廉的塑封分立器件（如特斯拉），可有效降低模塊成本(估計>30%以上)。

4. 提高Si基IGBT模塊國產(chǎn)化率

IGBT 國際廠(chǎng)商優(yōu)勢明顯，國內發(fā)展潛力巨大，目前，國內已形成了 IDM 模式和代工模式的 IGBT 完整產(chǎn)業(yè)鏈。以中車(chē)、比亞迪為代表的廠(chǎng)商已成功實(shí)現國產(chǎn)IGBT在高鐵和新能源汽車(chē)中的應用，新能源汽車(chē)/軌交市場(chǎng)需求加速I(mǎi)GBT國產(chǎn)替代。

中科院電工所功率器件檢測中心是目前國內首家專(zhuān)門(mén)針對高壓大功率半導體器件的國 家級CNAS認證實(shí)驗室，檢測中心對外服務(wù)的企業(yè)、研究機構已超過(guò)30家，可提供工況下IGBT模塊壽命預測與實(shí)測。國內IGBT廠(chǎng)商委托測試需求日益增加，產(chǎn)品成熟度快速提高。

5. 提高電容及疊層母排散熱能力

疊層母排兼有機械連接、電氣與有效熱傳導作用，通過(guò)導熱絕緣材料將母排壓接在散熱底板上，可以有效提高電容紋波電流、減小銅排尺寸。

6. 功率控制總成與動(dòng)力總成集成創(chuàng )新

電機+控制器+減速器（或變速箱）的乘用車(chē)動(dòng)力總成集成方案；主驅+油泵+氣泵+DCDC+高壓配電的多合一商用車(chē)功率控制總成(PCU)方案均能有效降低系統成本。

7. 第三代半導體SiC控制器

一代芯片、一代模塊、一代系統，SiC為代表的第三代半導體可以高效、高速、高溫工作，采用先進(jìn)封裝技術(shù)可以數倍提升Si控制器功率密度(2020年國內目標為≥30kW/L，裝車(chē)≥1000套)。SiC+先進(jìn)封裝技術(shù)可以有效降低控制器損耗，數倍提升控制器功率密度，規?；南到y綜合成本是有優(yōu)勢的。

我國SiC芯片、模塊及控制器技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)鏈建設速度加快，與國際成熟技術(shù)差距不斷縮小。