新能源車企都在用，IGBT甘拜下風(fēng)、SIC有何優(yōu)勢？

前言

新能源汽車依舊火熱，今年上半年國內(nèi)銷量突破370萬輛，比亞迪、特斯拉、豐田、現(xiàn)代、吉利、上海大眾、日產(chǎn)等車企都已經(jīng)在引入 SIC器件。為何車企都采用SiC器件？SiC器件具備哪些優(yōu)勢？

碳化硅在汽車行業(yè)的應(yīng)用趨勢

碳化硅（Silicon Carbide，簡稱SiC）是一種重要的半導(dǎo)體材料，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

在電動汽車中，碳化硅功率器件的應(yīng)用主要為兩個方向，一個用于電機驅(qū)動逆變器（電機控制器），另一個用于車載電源系統(tǒng)，主要包括：電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載DC/DC）、車載充電系統(tǒng)（OBC）、車載空調(diào)系統(tǒng)（PTC和空壓機）等方面。

SIC優(yōu)勢

IGBT 技術(shù)通常為中低檔車輛提供更具成本效益的解決方案，SiC 提供出色的效率和峰值功率，尤其是在較高電壓下，適用于非常重視續(xù)航里程和性能的車輛，系統(tǒng)成本也更加靈活。

●轉(zhuǎn)換效率

就本質(zhì)而言，當(dāng)前的 IGBT 技術(shù)會隨著電壓的增加而變得更厚且效率更低，從而導(dǎo)致需要更高的阻斷電壓。可以基于 IGBT 構(gòu)建更高電壓的逆變器，但隨著電動汽車的電壓達(dá)到 800 V 及以上，SiC 的效率將大大高于 IGBT。在更高電壓下，SiC 不必像 IGBT 一樣厚也能實現(xiàn)阻斷電壓。在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下，IGBT 的效率約為 94%。然而，在較低負(fù)載下，其效率下降至 92%，例如當(dāng)車輛以巡航速度運行時。相比之下，SiC 在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下可達(dá)到 98%，增益為 4%。SiC 在較低負(fù)載下具有 95% 的效率，增益為 3%。

●增加行駛里程

一個 100 千瓦時的電池和基于 IGBT 的逆變器解決方案，可以產(chǎn)生 300 英里的最大行駛里程。使用 SiC ，效率提高 3% 以上，將使車輛的續(xù)航里程增加 9 英里或更多。對于具有更大電池的車輛，例如長途運輸卡車，續(xù)航里程會更遠(yuǎn)。

●系統(tǒng)尺寸

SiC 技術(shù)的效率更高，使高壓主驅(qū)逆變器在尺寸上更加緊湊，而不會影響效率或峰值功率。較小的逆變器使設(shè)計人員在逆變器的放置方面具有更大的靈活性，并最大限度地增加了車內(nèi)的乘客空間和可用空間。

●熱管理

管理車輛內(nèi)的熱量對于維持整體系統(tǒng)效率至關(guān)重要?；?SiC 的主驅(qū)逆變器具有更高的熱效率，可產(chǎn)生更低的損耗和更少的散熱。這意味著逆變器在較低的溫度下運行，帶來雙重好處：牽引系統(tǒng)可以實現(xiàn)更高的峰值功率，同時降低散熱系統(tǒng)整體成本。

總結(jié)

當(dāng)前，新能源汽車產(chǎn)銷兩旺，汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在成為全球集成電路行業(yè)發(fā)展的重要動力。功率半導(dǎo)體將成為單車成本最高的半導(dǎo)體，也是國內(nèi)企業(yè)現(xiàn)階段最有可能實現(xiàn)突破的汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域，而碳化硅已毋庸置疑地成為了主要突破點。