[汽車之家 行業(yè)]  據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，11月，我國新能源汽車銷量為16.9萬輛，較去年同期增長37.6%。前11個月新能源汽車總銷量103萬輛，較上年同期增長68%。在國內(nèi)新能源車銷量不斷看漲的同時，中國的新能源行業(yè)再有好消息傳來——中國車企比亞迪在技術(shù)領(lǐng)域再獲突破。

　　2018年12月10日，比亞迪在浙江寧波公開發(fā)布了IGBT4.0技術(shù)，這意味著電動車的“中國芯”研發(fā)取得重大進(jìn)展。據(jù)介紹，IGBT4.0在諸多關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上都優(yōu)于當(dāng)前市場主流產(chǎn)品，其電流輸出能力較當(dāng)前市場主流的IGBT高15%，支持整車具有更強(qiáng)的加速能力和更大的功率輸出能力；同等工況下，綜合損耗較當(dāng)前市場主流的IGBT降低了約20%。這意味著比亞迪電動車在應(yīng)對各種極端氣候、路況時，能有更高的可靠性和更長的使用壽命。

　　隨著中國具備自主知識產(chǎn)權(quán)的IGBT產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)，中國在這個領(lǐng)域中實現(xiàn)了與德國、日本三分天下。但是從整體來看，面對國內(nèi)外競爭對手的虎視眈眈，比亞迪在這場全球性的電動車核心技術(shù)爭奪戰(zhàn)中，依然“壓力山大”。

 ●不能不提的IGBT

　　IGBT是什么？它的全稱是絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor)，是功率半導(dǎo)體器件第三次技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品，具有高頻率、高電壓、大電流，易于開關(guān)等優(yōu)良性能，被業(yè)界譽(yù)為功率變流裝置的“CPU”，小到家電，大到飛機(jī)、艦船、交通、電網(wǎng)等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，都無法離開它。

　　那么，新能源汽車為何要用到IGBT呢？其實，無論是太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電還是新能源汽車，其系統(tǒng)應(yīng)用都需要把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，承擔(dān)這一任務(wù)的部件稱為逆變器。而逆變器的核心器件，正是IGBT，也是價格最高的部件之一。IGBT的芯片與動力電池電芯并稱為電動車的“雙芯”，是影響電動車性能的關(guān)鍵技術(shù)。

　　電動車的常用電壓一般為600-1200V，對電動車而言，IGBT決定了驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩（直接影響加速能力）、最大輸出功率（直接影響最高時速），以及車輛的電能損耗（直接影響續(xù)駛里程）等。可以說，你在大街上看到的每一輛電動車，內(nèi)部都安裝有IGBT。據(jù)稱，在一輛電動車的成本當(dāng)中，IGBT要占到5%左右。

　　作為一種技術(shù)含量極高的元器件，即便在全球市場內(nèi)，IGBT主要供應(yīng)廠商也不多，并且基本是歐美及日本幾家公司。此前代表著IGBT技術(shù)的最高水平的公司包括德國英飛凌、瑞士ABB以及日本三菱、東芝、富士等公司。在高電壓等級領(lǐng)域(3300V以上)更是完全由英飛凌、ABB、三菱三大公司所控制。

『IGBT』

　　相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國IGBT市場長期被國際巨頭壟斷，90%的市場供應(yīng)來自于英飛凌、三菱等海外巨頭。基本上目前絕大部分市面上生產(chǎn)的新能源車，其IGBT模塊都要從國外采購。

 ●比亞迪在IGBT領(lǐng)域的奮斗史

　　那么，比亞迪是什么時候進(jìn)入IGBT領(lǐng)域的呢？

　　1995年，比亞迪在深圳成立，以電池生產(chǎn)為主要業(yè)務(wù)。2003年，比亞迪成為全球第二大充電電池生產(chǎn)商，同年組建比亞迪汽車，涉足整車領(lǐng)域。2005年，比亞迪就開始組建自身研發(fā)團(tuán)隊，投入重金布局IGBT產(chǎn)業(yè)。業(yè)內(nèi)公認(rèn)，比亞迪是IGBT領(lǐng)域國內(nèi)一流的集設(shè)計、制造和銷售為一體的集成電路系統(tǒng)集成服務(wù)商（IDM），其在國內(nèi)的競爭對手包括株洲中車時代電氣、杭州士蘭微、吉林華微、中航微電等等。

　　2009年9月，比亞迪研發(fā)的IGBT芯片通過了中國電器工業(yè)協(xié)會電力電子分會組織的科技成果鑒定，開始打破國際巨頭的技術(shù)壟斷。

　　對比亞迪IGBT研發(fā)同樣重要的一件事也發(fā)生在2009年。這一年，比亞迪收購了臺灣留美博士馮明憲與蔡南雄創(chuàng)辦的寧波中緯電路工廠，由此建立了深圳、寧波兩大生產(chǎn)基地。

　　2005年至今，比亞迪已經(jīng)陸續(xù)掌握IGBT芯片設(shè)計和制造、模組設(shè)計和制造、大功率器件測試應(yīng)用平臺、電源及電控等環(huán)節(jié)，也是目前國內(nèi)唯一一家擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈的車企。數(shù)據(jù)顯示，截至2018年11月，比亞迪的IGBT模塊累計裝車已經(jīng)超過50萬輛。

『比亞迪生產(chǎn)的IGBT』

　　除了打破國際巨頭的壟斷，比亞迪IGBT4.0的意義，可能還在于為更多新能源車企業(yè)提供性價比高、發(fā)貨速度快的IGBT模塊。

　　根據(jù)富昌電子（Future Electronics LTD）的統(tǒng)計，2018年，應(yīng)用于新能源汽車的IGBT模塊的交貨周期最長已達(dá)到52周（正常情況下為8-12周）。預(yù)計2018-2022年全球新能源汽車產(chǎn)量年復(fù)合增長率達(dá)30%，但同期車規(guī)級IGBT產(chǎn)量的年復(fù)合增長率僅為15.7%。

　　比亞迪對外公布的規(guī)劃是，2018年年底比亞迪IGBT晶圓的產(chǎn)能將擴(kuò)大到月產(chǎn)5萬片，如果一輛車用一片，相當(dāng)于供應(yīng)5萬輛車的產(chǎn)能。到2020年，比亞迪希望達(dá)到月產(chǎn)10萬片晶圓的能力，每年可供應(yīng)120萬輛車裝車。

『比亞迪發(fā)布IGBT4.0』

　　當(dāng)然，目前國內(nèi)汽車領(lǐng)域在做IGBT的也并不止比亞迪一家。2015年底，中車株洲所旗下時代電氣公司與北汽集團(tuán)旗下的北汽新能源簽署協(xié)議，全面啟動汽車級IGBT、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等業(yè)務(wù)的合作。

　　2017年底，北汽新能源汽車股份公司與江蘇宏微科技股份有限公司聯(lián)合成立宏微-北汽新能源IGBT聯(lián)合實驗室，計劃從芯片設(shè)計到模塊設(shè)計與封裝再到電機(jī)控制器設(shè)計與生產(chǎn)，聯(lián)合打造電機(jī)控制器產(chǎn)業(yè)鏈。

　　2018年年初，英飛凌與上海汽車集團(tuán)股份有限公司成立合資企業(yè)上汽英飛凌汽車功率半導(dǎo)體（上海）有限公司，英飛凌在合資公司中的占股比例為49%。合資公司投資共分為三期，首期投資合一億歐元。

　　由此看來，盡管目前比亞迪是國內(nèi)唯一掌握IGBT技術(shù)的新能源車企，但該領(lǐng)域的對手也并不在少數(shù)，北汽、上汽作為后來者也加入車用IGBT研發(fā)的隊伍。這將會是一場持久戰(zhàn)。

●電動車技術(shù)競爭戰(zhàn)火仍酣

　　于比亞迪而言，IGBT技術(shù)的突破是一大步。但對于電動車的核心技術(shù)競爭來說，這一步雖然重要，但卻只是攻克了其中一個壁壘。從電池、電機(jī)到電控再到材料，電動車行業(yè)未來的競爭依然激烈。

　　以電池為例，其技術(shù)路線也經(jīng)歷了多次搖擺，不同的車企對于電池的研發(fā)和使用也各有選擇。主流的電池包括磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，比亞迪在早期選擇是自主研發(fā)的磷酸鐵鋰電池。其主要原因，在于車載電池界的日韓企業(yè)早早的掌握了錳酸鋰和三元鋰的核心技術(shù)。尤其是三元鋰，無論是技術(shù)、工藝還是設(shè)備，日韓行業(yè)龍頭都已達(dá)到非常成熟穩(wěn)定階段。但當(dāng)時磷酸鐵鋰電池技術(shù)方面日韓、歐美的企業(yè)涉及較少，且安全性相較鋰電池更高，故比亞迪一開始就選擇磷酸鐵鋰電池作為突破口，其技術(shù)很快達(dá)到領(lǐng)先水平。

『比亞迪生產(chǎn)的電池』

　　但從現(xiàn)在來看，比亞迪當(dāng)時的選擇未必絕對正確。由于碳酸鐵鋰電池的能量密度較低，在續(xù)航里程相同的情況下，搭載磷酸鐵鋰電池的車輛自重更高，直接導(dǎo)致能耗不理想。在北方寒冷的天氣，比亞迪的磷酸鐵鋰電池衰減比較嚴(yán)重，而三元鋰電池在低溫狀態(tài)下放電性能更好，所以比亞迪在北方市場的認(rèn)可度常年較低。當(dāng)然，電動大巴等商用車使用碳酸鐵鋰電池的效果還是不錯的。

　　更為致命的沖擊來自政策層面。近年來，國家對新能源汽車的電池能量密度要求逐步提高，磷酸鐵鋰電池受限于材料的問題，能量密度很難再繼續(xù)提高，所以比亞迪也不得不于2017年前后大量使用三元鋰電池。但是，就目前的情況來看，在鋰電池的研發(fā)領(lǐng)域，比亞迪還暫時不能趕超已經(jīng)有大量技術(shù)儲備的松下，后者的鋰電池被特斯拉等中外知名電動車企業(yè)大量使用。即便在國內(nèi)，寧德時代的三元電池單體密度已達(dá)到200Wh/kg，到2020年的規(guī)劃是250Wh/kg-300Wh/kg，而比亞迪到2020年的規(guī)劃最高是250Wh/kg，相較起來，比亞迪的三元鋰電池技術(shù)上并不占優(yōu)。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，氫燃料電池開始被視為新能源電池的未來發(fā)展方向。氫燃料電池最基本原理就是電解水的逆反應(yīng)，它不用充電，只需要加氫氣，使用異常方便，但其儲存和運輸方面還有很多障礙。所以，圍繞電動車電池的研發(fā)和競爭還將持續(xù)，比亞迪還需要在這方面繼續(xù)努力。

『比亞迪 唐(參數(shù)|詢價)新能源』

　　作為新能源汽車的心臟，電機(jī)能夠?qū)㈦姵刂械碾娔苻D(zhuǎn)換為動力，保證平順、穩(wěn)定的動力轉(zhuǎn)化，讓車輛高效前行。在電機(jī)選取的思路上，特斯拉、北汽新能源采用的都是目前技術(shù)更成熟、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的異步電動機(jī)。而比亞迪卻卻選擇了另外一條路線，即研發(fā)永磁同步電動機(jī)。

　　永磁同步電機(jī)與普通異步速電機(jī)相比，具有效率高、啟動轉(zhuǎn)矩大、體積小、重量輕的優(yōu)勢，當(dāng)然也存在控制問題、成本問題需要攻克。比亞迪自主研發(fā)的永磁同步電機(jī)，在效率以及功率密度方面得到了不小提升，提速性能比異步電動機(jī)更快，且結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)起來相對容易。目前最新的資料顯示，比亞迪的新一代電機(jī)的最大功率已達(dá)160kw，峰值扭矩310Nm。

『永磁同步電機(jī)』

　　在電控系統(tǒng)方面，比亞迪雙�；旌蟿恿�車采用自主研發(fā)的電機(jī)控制系統(tǒng)，低速時采用電機(jī)驅(qū)動，節(jié)約能耗，高速時采用發(fā)動機(jī)驅(qū)動，效率較高，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然，比亞迪的電控技術(shù)相較國內(nèi)車企具備一定優(yōu)勢，但和特斯拉研發(fā)的電控技術(shù)相比，目前還是相對遜色，仍需繼續(xù)優(yōu)化。

　　航空界有句術(shù)語，一代材料，一代戰(zhàn)機(jī)。其實，電動車領(lǐng)域也同樣如此。隨著電動車性能不斷地提升，對功率半導(dǎo)體組件提出了更高的要求。尋求更低芯片損耗、更強(qiáng)電流輸出能力、更耐高溫的全新半導(dǎo)體材料，已成為學(xué)界和業(yè)界的共識，比亞迪也加入了這一戰(zhàn)場。

　　碳化硅（SiC）器件比硅（Si）器件具備更高的電流密度，在功率等級相同的條件下，采用碳化硅（SiC）器件可將電力驅(qū)動系統(tǒng)體積減小3-5倍，使系統(tǒng)的功率密度更高、設(shè)計更緊湊。因此，在相同的電池容量下，基于碳化硅（SiC）的驅(qū)動系統(tǒng)使電動車?yán)m(xù)航里程更長。目前，比亞迪已投入巨資布局SiC，并將整合材料（高純碳化硅粉）、單晶、外延、芯片、封裝等SiC基半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈，致力于降低SiC器件的制造成本，加快其在電動車領(lǐng)域的應(yīng)用。

『碳化硅（SiC）』

　　2018年12月10日，比亞迪對外宣布，已經(jīng)成功研發(fā)了SiC MOSFET（汽車功率半導(dǎo)體包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT或MOSFET等），有望于2019年推出搭載SiC電控的電動車。預(yù)計到2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現(xiàn)SiC基車用功率半導(dǎo)體對硅基IGBT的全面替代，將整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升10%。

　　編輯觀點：逆水行舟，不進(jìn)則退。盡管比亞迪掌握了“電池、電機(jī)、電控”這一核心技術(shù)鏈，并在IGBT等領(lǐng)域取得一些突破，但技術(shù)的迭代速度永遠(yuǎn)讓人吃驚。特斯拉、寶馬、奧迪等傳統(tǒng)車企紛紛入局電動車，松下在電池領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢也暫時無法撼動，要想贏得激烈的新能源車爭奪戰(zhàn)，比亞迪還需要付出更多的努力。（文/汽車之家 彭科峰）

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