新能源车企比IGBT更青睐SIC,其优势何在?

  • 来源:面包芯语
  • 时间:2023-08-18 14:16:32

前言


【资料图】

新能源汽车依旧火热,今年上半年国内销量突破370万辆,比亚迪、特斯拉、丰田、现代、吉利、上海大众、日产等车企都已经在引入 SIC器件。为何车企都采用SiC器件?SiC器件具备哪些优势?

碳化硅在汽车行业的应用趋势

碳化硅(Silicon Carbide,简称SiC)是一种重要的半导体材料,具有广泛的应用领域。

在电动汽车中,碳化硅功率器件的应用主要为两个方向,一个用于电机驱动逆变器(电机控制器),另一个用于车载电源系统,主要包括:电源转换系统(车载DC/DC)、车载充电系统(OBC)、车载空调系统(PTC和空压机)等方面。

SIC优势

IGBT 技术通常为中低档车辆提供更具成本效益的解决方案,SiC 提供出色的效率和峰值功率,尤其是在较高电压下,适用于非常重视续航里程和性能的车辆,系统成本也更加灵活。

●转换效率

就本质而言,当前的 IGBT 技术会随着电压的增加而变得更厚且效率更低,从而导致需要更高的阻断电压。可以基于 IGBT 构建更高电压的逆变器,但随着电动汽车的电压达到 800 V 及以上,SiC 的效率将大大高于 IGBT。在更高电压下,SiC 不必像 IGBT 一样厚也能实现阻断电压。在标准负载下,IGBT 的效率约为 94%。然而,在较低负载下,其效率下降至 92%,例如当车辆以巡航速度运行时。相比之下,SiC 在标准负载下可达到 98%,增益为 4%。SiC 在较低负载下具有 95% 的效率,增益为 3%。

●增加行驶里程

一个 100 千瓦时的电池和基于 IGBT 的逆变器解决方案,可以产生 300 英里的最大行驶里程。使用 SiC ,效率提高 3% 以上,将使车辆的续航里程增加 9 英里或更多。对于具有更大电池的车辆,例如长途运输卡车,续航里程会更远。

●系统尺寸

SiC 技术的效率更高,使高压主驱逆变器在尺寸上更加紧凑,而不会影响效率或峰值功率。较小的逆变器使设计人员在逆变器的放置方面具有更大的灵活性,并最大限度地增加了车内的乘客空间和可用空间。

●热管理

管理车辆内的热量对于维持整体系统效率至关重要。基于 SiC 的主驱逆变器具有更高的热效率,可产生更低的损耗和更少的散热。这意味着逆变器在较低的温度下运行,带来双重好处:牵引系统可以实现更高的峰值功率,同时降低散热系统整体成本。

总结

当前,新能源汽车产销两旺,汽车半导体产业正在成为全球集成电路行业发展的重要动力。功率半导体将成为单车成本最高的半导体,也是国内企业现阶段最有可能实现突破的汽车半导体领域,而碳化硅已毋庸置疑地成为了主要突破点。

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