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高铁牵引传动系统用什么样的薄膜电容和氮化镓器件?

时间:2016-08-26 作者:刘于苇 阅读:
以前高铁上最重要的IGBT器件,中国主要对日本、德国采购,如今中国自己有了制造IGBT的部分技术,但一些高铁牵引传动系统中用的器件,仍然需对外采购……
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就这几年,高铁已经以迅雷不及掩耳之势连接了全国各大城市,由此带动的一系列相关产业链也跟着蓬勃发展起来,电子产业受益最大的要数涉及高铁控制以及牵引传动部分的厂商。以前高铁上最重要的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor ,IGBT),中国主要靠对日本、德国采购,如今从芯片设计/制造、模块组装到IDM,中国都有了自己的部分技术,依赖国外厂商的部分越来越少了。

不过有一些高铁牵引传动系统中用的器件,仍然以对外采购为主,为什么呢?小编在深圳国际电子展(Elexcon 2016)上与松下电器机电(以下简称“松下电机”)的采访中找到了答案。

松下电机经营企划总括部经理殷小恒表示,与以往销售和研发分成两个独立部分不同,今年松下电机把研发人员匹配到各个销售部门,目前销售部门都有了与之对应的专属研发,以便更好理解客户需求。同时大力推行技术本地化,此前日本总部才能做的核心技术,如今在上海的研发中心也能做,并且更接地气。

电动车热潮下,研发本地化才能服务好客户

“本次展会松下共分为四大块:绿色出行,轨道交通,工业自动化以及智能家居。” 殷小恒介绍道,“其中绿色出行是这两年展出的重点,包括新能源交通工具的动力、控制方面的零部件都有展出。”
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面向电力单车的动力模组,根据用户踩踏动作输出相应电力以辅助行驶

现场小编也看到了一辆很适合中国本地市场的智慧电单车,松下电机在这里主要展示了他们的电池管理系统(BMS)。据说这全套系统从软件设计到市场投放,就是上海本地研发的,而不是照搬日本技术。想想也是啊,这么符合中国国情的电单车,必须是本地研发人员充分了解客户需求后,才能做出来的。
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这电池看着眼熟吗?没错,就是大名鼎鼎的18650锂电池组

说到与特斯拉的合作,不用我说大家也都知道,这一神来之笔挽救了松下的锂离子电池事业部。不过特斯拉胃口特别大,让松下不得不在大连快马加鞭投产锂离子电池工厂,后续产能有望改观。电池这么好用,以后本地生产了也照顾一下中国的电动汽车厂商嘛:)

电动车上用的其他电池产品:
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高铁动力系统中不可或缺的部件

轨道交通这一块是松下电机今年的销售重点,不知道是不是因为中国大兴高铁和地铁交通的原因呢? 松下电机商品营业总括部经理王杨鑫给小编介绍了两款重量级产品,第一款是松下X-GaN系列的氮化镓(GaN)功率晶体管,第二款式轨道交通用薄膜电容。

氮化镓晶体管相比普通功率晶体管,它能承受更高电流,温度效应特别好,能很好地支持大功率应用。
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X-GaN超小型AC适配器
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X-GaN 500W AC-DC电源

氮化镓作为冉冉升起的下一代半导体化合物,有着超越硅元素的性能界限,高速高效的同时还能实现节能化小型化的系统。这种增强型晶体管的击穿电压为600V,可实现200V/ns的高速开关和54—154mΩ的低导通电阻。

氮化镓功率晶体管其他半导体厂商也有在做,为什么松下这款要单独拿出来讲?因为松下在其6英寸硅衬底上独家栅极注入晶体管(Gate Injection Transitor,GIT),实现了normal off机能,其他几家竞争对手据说都是normal on。差别在哪?
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松下电机社会设施商品营业总括部销售工程师郑明介绍到:“采用normal on技术的GaN晶体管Rds(on)值在长时间使用后会倍数增大,而normal off机能实现了业界首发的HD(Hybrid-Drain)构造,解决了850V为止的电流崩溃效应。”
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而这款轨道交通用薄膜电容,看起来简直和汽车里的蓄电池一样大,是主要面向轨道交通车辆本体VVVF、SIV电源方面,平滑、滤波、缓冲用薄膜电容。采用松下自主研发的薄膜蒸镀以及高耐湿设计构造技术,具有低损耗、免维护等特点。

机器人发展规律应该是从工业走向服务

最后谈到工业自动化时,殷小恒认为中国目前的机器人热潮,很大一部分是服务型机器人带起来的,而从松下市场分析人员的数据来看,服务机器人目前还是概念为主。
“任何技术的发展规律,一般都是从工业领域应用,向服务行业扩展,而不是反过来。未来工业机器人上成熟的技术转为民用时,才是服务机器人爆发的时候。” 殷小恒表示,“不过目前松下也密切关注服务机器人的发展,与一些地方性的机器人组织、事业单位、学校紧密合作,比如中科院主导的服务机器人产业联盟,松下就是理事成员单位之一。”

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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