比亚迪1500V模块技术解析

电动新视界说车 2025-04-05 09:35:12

“ 前几天,比亚迪发布了超级e平台技术,全球首个量产的乘用车“全域1000V高压架构”,将电池、电机、电源、空调等全系高压部件都做到了1000V,将新能源汽车带入“油电同速”时代。我们来重点关注其1500V主驱功率模块的设计”

比亚迪导入1000V高压架构,汽车产业从400V向800V/1000V加速迭代,为了适应1000V的平台电压,主驱功率模块技术需要做到很多改变。我们先探究一下比亚迪这么做的动机。

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电动汽车的技术演化动机

1、更长的续航里程

由于SiC技术和三元锂电池的技术的发展,电动汽车的续航里程已经高达一千公里以上,虽然可能会比较虚,但是一定程度缓解了续航里程焦虑,但是还是有继续提高的余地。

2、更快的充电速度

比亚迪董事长王传福在发布会上表示,电动车技术发展至今,“充电焦虑”仍是制约用户体验的最大痛点,比亚迪的追求,就是希望在充电速度上实现「油电同速」。让充电速度加快有两种方案,一种是开发新的电池技术,例如固态电池和石墨烯电池,后者的速度比现代电动汽车中常用的锂离子电池快60倍。 另一个解决方案是将电动汽车的电气架构升级,比如从传统400V改为800V。现有800V平台车型的充电时间如下:

极氪007:充电速度号称全球最快,充电5分钟续航240km,充电15分钟续航610km;小米SU7:充电5分钟续航200km,充电15分钟续航510km;吉利银河E8:充电5分钟续航180km;智己LS6:充电10分钟续航350km;小鹏G6:充电10分钟续航300km;智界S7:充电15分钟续航超400km;保时捷Taycan:充电15分钟续航400km;

3、更低的材料成本

出于商业考虑,电动汽车的成本是一个需要考虑的问题,更低的成本,包括电池,贵金属等,除了规模效应导致的成本降低,需要通过技术角度进一步降低成本。

02

提升平台电压的好处

1、充电速度更快

电压也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量,简单来说,和水位高低所造成的“水压”相似,比如你想要水龙头出水快,就必须有较高的水压,电压高意味着充电快。

2、降低负载电流

功率一定时,较高的电压产生较低的电流,从而减少热量,对于电动汽车电池来说是一件好事,降低电池冷却系统的负担,减少热失控的风险。

3、降低线缆重量

功率一定时,电压提高意味着电流更低,也意味着电缆可以更细,不仅可以降低成本,还降低整车重量。

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1000V平台

目前新能源汽车行业仍处于从400V迈向800V的转型阶段,但比亚迪此次发布的1000V架构,有望进一步推动纯电动车向800V-1000V-1200V电压平台加速迭代。充电速度可实现充电5分钟,续航400公里,比800V架构提高了近一倍。

为了匹配1000V超高压充电,比亚迪自研并量产了全新一代车规级SiC功率芯片,该芯片的电压等级高达1500V,是行业首次量产乘用车应用的最高电压等级车规级碳化硅功率芯片。对于1000V平台,由于关断过冲问题,1200V SiC芯片的电压裕量已经不够用了,而常见的1700V SiC芯片用在1000V平台有点浪费,所以出现了1500V SiC芯片。

比亚迪的1500V碳化硅功率芯片实现了全链路自研自产,覆盖芯片设计、晶圆制造、模块封装及测试应用四大环节。此次比亚迪公布的1500V碳化硅芯片在其宁波生产基地进行生产。

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1500V 功率模块

为了配合1500V碳化硅芯片的使用,比亚迪还对碳化硅功率模块进行了创新升级——采用半桥DCM模块。从传统六合一的sic HPD模块向半桥模块转变。

DCM是最早由丹佛斯提出的,名字叫DCM500,刚开始时用于IGBT,后续开发了改进型号DCM1000用于SiC技术,最大电流为800A。它有下列特点:

双正极端子,寄生电感大概从HPD的8nH降到了6nH采用了大面积的转模塑封,放弃了传统硅胶灌封采用创新的showerpower 的3D散热结构,降低热阻

而比亚迪做了一系列创新,将寄生电感降到5nH,电流提高到1000A,采用的封装技术如下:

选择去掉碳化硅功率模块和电容之间的连接螺栓,直接采用激光焊接,这样既减少了电路回路中的杂散电感,还提高了供电芯片的供流能力;采用双面银烧结工艺,猜测应该为芯片焊接和顶部Clip焊接,均采用因烧结技术;可耐受高达200℃的结温,峰值电流高达1000A;晶圆布局采用了对称结构,杂散电感可降至5nH。

从这张图片可以看出比亚迪1500V模块内部芯片布局,采用两端对称布局,每端5颗芯片,一共10芯片并联,单颗芯片100A额定电流。

上述布局跟DCM1000的初始布局比较像,丹佛斯采用的是贺利氏的DTS铜线键合技术,而比亚迪采用的是直接银烧结焊接Clip的方式,同流能力更强,成本相对DTS更低。

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来源:消息人士

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