作者：汽车之家
[size=0.833em]纯电动车上有一点和大家想的不太一样，那就是电动车能耗高不高，和电动机的关系还真不太大，问题的关键是功率元件，这是因为现在电动车上采用的电动机效率往往能达到90%以上，继续往上提升的空间并不大，而作为半导体的功率元件却有非常大的进步空间。
[size=0.833em]功率模块
[size=0.833em]目前，电动车上采用功率元件是硅基IGBT（绝缘栅双极型晶体管），现在，第三代SiC（碳化硅）功率元件已经悄然来到，SiC会给我们的新能源汽车带来什么样的改变？中国车企在SiC面前是否会像国产手机一样面对“缺芯少魂”的窘境呢？关注这个话题的看官老爷们不妨花两分钟一起来了解一下。
[size=0.833em]在电动车上，功率元件的成本仅次于电池，是新能源车的核心零部件之一，相比电池电芯的供货渠道宽泛，先进功率元件的制造生产却只掌握在少数企业手中，如果说今年手机芯片断供风波让国人见识到了国内企业在半导体方面的掣肘，那么，先进功率元件对于国内新能源汽车的影响一点不亚于芯片之于手机的影响。
[size=0.833em]SiC元件比硅基IGBT强在哪呢？首先是功率损失降低。在有电驱系统中，电池输出的电流都需要经过功率元件的功率转化才能驱动电机，功率转化过程中都会有一定损耗，而当功率元件由硅基IGBT换成SiC元件后，功率损耗将减少85%，这对于极其在意续航能力的电动车来说将受益匪浅。
[size=0.833em]现实中，率先采用SiC模块的车型是比亚迪汉EV和特斯拉Model 3，两台车能耗在同级别产品中都属于顶尖水平，据悉，在不改变电机功率和电池容量的情况下，用SiC功率元件取代现有的硅基IGBT后，电动车NEDC续航能力提升了约5%-10%。
[size=0.833em]SiC元件另一个优势是功率密度极高。包括SiC、GaN等在内的第三代半导材料具有耐高温、耐高压、耐高频的特点，可以大幅度简化器件结构，减小器件体积，甚至利用第三代半导体元件可以将一个变电站压缩到一个手提箱大小。
[size=0.833em]第三代半导体应用的实例，小米的65W充电器，采用了GaN半导体。
[size=0.833em]比如，在大部分“油改电”的电动车前机舱里，原先发动机的位置被一个巨大的逆变器取代了，而在采用SiC元件后，这样一个巨大的逆变器将不会存在了。
[size=0.833em]可能前面提到的续航能力提升5%、减小逆变器尺寸这样的信息并不能让你感受到SiC元件的重要，但从零配件研发的角度看，零配件研发必须走在整车研发之前，先进核心元件决定了未来汽车厂商能否推出更有竞争力的产品。
[size=0.833em]SiC晶元
[size=0.833em]而且功率元件的应用范围不仅仅只在纯电动车领域，就在这几个月，长城、比亚迪、吉利都发布了自家用于混动系统的高热效率发动机，在CAFE法规的要求下，将有更多燃油车产能向混动转变，在油电混动车型即将迎来爆发式发展的当下，功率元件的意义早已不同于往日，小巧又高效的SiC将有更大的发展空间。
[size=0.833em]长城不久前发布的柠檬混动DHT技术
[size=0.833em]目前，SiC生产主要被美国、日本和欧洲企业把持，比如SiC原材料供应商美国Gree、SiC元件生产商欧洲英飞凌、意法半导体等等。庆幸的是，相比卡脖子的CPU，功率元件目前还基本都在国内产业链的“射程”之内，这是主要是因为相比逻辑芯片发展的摩尔定律，功率元件发展不算太快，后者大多采用成熟工艺，走可靠实用路线，而中国恰恰拥有全球最完整的芯片产业链，虽然，在部分技术方面比起国外厂商略有不足，但追赶起来不像高端逻辑芯片那样困难。
[size=0.833em]比亚迪曾在2018年公布规划，2023年将在电动车领域实现SiC功率元件替代现有的IGBT，能否做到呢，让我们拭目以待吧。 | 
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发表于 2020-12-24 11:28:44
