2021年11月24日,博格华纳在苏州工业园区举行动力驱动系统苏州二期工厂奠基仪式。
二期新工厂规划4条电机控制器自动组装线和测试线,预计年生产180万台电控产品,以及3条全自动Viper功率模块封装线,预计可年产1300万片Viper功率模块,同时这也是博格华纳首次将Viper封装生产线引入国内,苏州工厂也将成为继新加坡工厂之后的博格华纳全球第二大Viper生产基地。
图源:博格华纳
针对“3060”双碳目标,博格华纳预计将在2035年实现碳中和。
此外,博格华纳现有苏州一期工厂主要生产电机控制器、ECU和VCU等电控类产品。在新能源领域,目前已经有5条电机控制器总装线,单月产能近7万台,2022年将新增2条生产线和测试线,产能将进一步大幅提升。
Viper功率模块
功率模块作为电机控制器中最重要的部件,也是决定电机控制器功率性能的关键部件。
博格华纳Viper功率模块将一个单独的IGBT和二极管实现封装(1 in 1),采用真空回流焊连接技术,最大特点为无绑定线设计的应用。 相较于绑定线产品,可有效降低机械疲劳和热应力下的失效风险,大幅提升功率模块产品的可靠性。
Viper另外的亮点是采用对称的DBC板连接IGBT芯片,实现了双面水冷的散热技术。 大幅提升了IGBT的散热能力,更好的释放了IGBT的通过电流性能。
在控制器的应用上,6个Viper模块为一组集成,采用类似“三明治”结构的组装形式,Viper放置于两块散热基板中间,基板可根据产品性能需求选择铜基板或者铝基板,通过中间冷却水循环实现冷却散热。结合Viper双面水冷的散热设计,更好的释放Viper的耐电流能力。
第四代Viper模块将采用碳化硅MOSFET代替硅基的IGBT芯片。 相比硅基IGBT,碳化硅MOSFET在同等电流条件下损耗明显降低。 此外, 结合800V的高压技术,采用第四代Viper的电机控制器功率密度将提升25%,体积减小30%,质量减轻40%。
图源:博格华纳
生产布局方面,苏州二期工厂投产后,可承担Viper的封测生产任务,主要满足国内客户需求。初步将投产第二代Viper模块,该模块基于硅基IGBT芯片。
第四代Viper功率模块将继续沿用第二代Viper无绑定线、双面水冷的封装设计理念,产品大小规格大体上将保持不变。将采用柔性生产方式,与第二代Viper实现共线生产,根据客户的需求灵活调整生产任务。
电机控制器总成
- 单电机控制器总成
博格华纳2015年已经量产CIDD,将电机逆变器与DCDC(高压转低压)实现共壳体集成,可用于纯电动或者混动电机控制,目前已经批量供应沃尔沃新能源车型,为沃尔沃的主要供应商。 参数方面,支持400V平台电压,逆变器峰值功率90-150KW,DCDC连续功率2kW。
- 双电机控制器总成
为 应对 日趋严苛的油耗法规限制,整车企业纷纷开发P1/P3架构思路的双电机混动系统,如比亚迪DMI,长城柠檬DHT,吉利雷神动力,奇瑞鲲鹏动力,广汽GMC混动系统等。
博格华纳目前已量产的双电机控制器产品,支持平台电压210-470V,驱动电机功率120kW,发电机功率80kW,DCDC连续功率2.5kW,目前已与长城、广汽, 和其它客户实现合作。
CIDD,图源:博格华纳
为进一步提升系统效率,更好的满足2025年油耗法规要求,预计在2023年博格华纳将量产具备升压功能的双电机控制器,平台电压支持700V,驱动电机功率85kW,发电机功率50kW,升压模块峰值功率70kW,可实现200V至700V的升压功能,DCDC连续功率2.5kW。
图源:博格华纳
- 800V电机控制器
博格华纳800V电机控制器目前已经获得北美、德国和国内整车企业客户订单,预计将在2024年实现量产。该控制器将采用第四代基于碳化硅技术的Viper,“这也是我们800V电机控制器产品领先的原因。” 博格华纳动力驱动系统副总裁兼亚太区总经理李晓球博士说到。
参 数方面 800V电机控制器可满足200kW-250kW单电机的功率响 应需求。 并且可根据客户的需求,集成升压boost和降压DCDC,实现灵活组合。
写在最后
2021年以来随着新能源终端销量的爆发,整车企业对零部件企业提出了新的要求,一是产品的生产供应,二是产品的快速迭代。
“今年最重要的任务就是提产能”,李晓球博士说到,“可以说是一种快乐的烦恼”。博格华纳苏州工厂需承担600多种型号产品的生产任务。对于控制器而言,不仅是硬件生产任务的要求,软件烧录也提出了新的要求。硬件方面,博格华纳苏州工厂采用柔性生产方式,系统自动分配不同型号的生产任务,换线频率每天达到61次。软件方面,按照芯片级算法烧录、电路板级算法烧录,最后按照不同客户的成品算法烧录的步骤,在保证客户产品质量的同时,通过减轻各工艺环节复杂度,提升生产效率。
“我们会针对芯片采取新的采购模式来确保供应”,当谈及怎么应对缺芯问题时,李晓球博士回答道。
“另外今年也受到了限电的影响,能快速恢复生产一方面是得益于园区政府的大力支持,另一方面也是我们一直以来努力建设绿色工厂的结果”,博格华纳驱动系统(苏州)有限公司董事总经理黄莉霞总补充道, “博格华纳苏州工厂是第一批荣获“江苏省绿色工厂”称号的企业,同时也将在2035年实现碳中和的目标“。
产品迭代方面,行业人才是关键。“现在苏州已经有100多名产品工程师,二期工厂建设之后将建设新的研发大楼,同时测试设备的进入也能更方面产品开发测试,节省外部测试的时间”,面对整车客户开发周期加速的问题时,李晓球博士提到 “除了人才的引进,在研发体系上还将持续升级,加强平台化、体系化的研发能力,同时协同全球的资源,不仅满足客户的需求,也为工程师实现工作上的“减负”“。
苏州二期工厂的投产,尤其是Viper的国内引入,意味着博格华纳本土化进程的加快,同时也完成了与原德尔福业务的深度整合。同时从侧面也印证了未来整车电动化、混动化的市场的快速发展。
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