SiC器件上車第一個(gè)優(yōu)質(zhì)落腳點(diǎn)—車載電源
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電動(dòng)車在動(dòng)力性能、智能化方面超越燃油車，但電動(dòng)車在續(xù)航里程方面仍面臨著補(bǔ)能焦慮的問(wèn)題，傳統(tǒng)燃油車加一次油時(shí)間為5分鐘，而目前快充至少要60分鐘。在高峰期充電排隊(duì)等候的時(shí)間亦進(jìn)一步拉長(zhǎng)。
目前車企解決補(bǔ)能速度的兩條路線分別是換電和快充，換電目前還面臨盈利模式、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等挑戰(zhàn)；更多車企選擇了快充路線，一方面快充與CTC趨勢(shì)一致，另一方面技術(shù)升級(jí)路徑清晰。800V高壓平臺(tái)方案應(yīng)運(yùn)而生。
動(dòng)力電池電壓平臺(tái)升級(jí)到800V ，當(dāng)前的OBC 、 DC/DC 及 PDU 等電源產(chǎn)品都需要從400V等級(jí)提升至符合 800V 電壓平臺(tái)的應(yīng)用， SiC 器件由于其優(yōu)異的特性也將開始大規(guī)模的應(yīng)用。
除此之外，直流快充樁原本輸出電壓等級(jí)為400V，可直接給動(dòng)力電池充電， 但動(dòng)力電池為800V 后其電壓不再能夠繼續(xù)充電，因此需要一個(gè)額外的升壓產(chǎn)品使400V電壓能夠上升到 800V ，進(jìn)而給動(dòng)力電池進(jìn)行直流快充。在此技術(shù)方案下，這個(gè)器件需要能夠滿足大功率充電的功率，因此其價(jià)值量相比傳統(tǒng)DC/DC 要更大，而電源企業(yè)也將充分受益于此升壓 DC/DC 產(chǎn)品的配置。高電壓對(duì)功率器件提出更高要求，碳化硅將借助耐高壓、耐高溫、開關(guān)損耗低等優(yōu)勢(shì)在功率器件領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。
以O(shè)BC舉例，從 Si 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到 SiC 設(shè)計(jì)，功率器件和柵極驅(qū)動(dòng)的數(shù)量減少 30% 以上，開關(guān)頻率提高一倍以上。降低了功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的組件尺寸、重量和成本，同時(shí)提高運(yùn)行效率。
(一) 集成化：通過(guò)將DC/DC、OBC、電機(jī)、電控器件等集成可以減少車載電源的占用空間，減少電路板尺寸，降低組裝成本以及BOM和PCB成本。
(二) 高功率化：隨著電動(dòng)車?yán)m(xù)航、帶電量的提高，10kW、 20kW以上的大功率將成為主流，主要通過(guò)三相交流電技術(shù)，目前比亞迪、欣銳科技已有所布局。
(三) 雙向化：雙向DC/DC具有效率高、體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可將電池電能對(duì)外輸出，有效提高電能利用率。雙向車載充電機(jī)可以將電池的電能對(duì)外輸出，實(shí)現(xiàn)車對(duì)車、車對(duì)負(fù)載、車對(duì)電網(wǎng)充電。
在車載電源系統(tǒng)中使用SiC MOSFET能以更高的頻率進(jìn)行開關(guān)，功率密度更高，能效更高，EMI性能得到改善以及系統(tǒng)尺寸減小。
除了結(jié)構(gòu)成本節(jié)約之外，SiC 系統(tǒng)在 3 kW/L 的功率密度下可實(shí)現(xiàn) 97% 的峰值系統(tǒng)效率，而 Si OBC 僅可在 2 kW/L 的功率密度下實(shí)現(xiàn) 95% 的效率。這一系統(tǒng)效率的提升可為消費(fèi)者帶來(lái)每年平均 40 美元的能源節(jié)約。
國(guó)內(nèi)車載電源企業(yè)布局碳化硅產(chǎn)品情況
除了上文提到的得潤(rùn)電子外，他的友商欣銳科技在碳化硅應(yīng)用于車載電源領(lǐng)域也深耕多年。日前在行業(yè)會(huì)議上，欣銳科技股份有限公司董事長(zhǎng)吳壬華博士分享了“SiC器件在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用”主題報(bào)告。
他指出，欣銳科技從成立之初確定電力電子能量變換技術(shù)、數(shù)字化實(shí)時(shí)控制和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控三大核心技術(shù)，歷經(jīng)十六載鍛造的大功率電力電子能量變換技術(shù)、第三代半導(dǎo)體SiC應(yīng)用技術(shù)和軟件定義產(chǎn)品技術(shù)三大核心技術(shù)已經(jīng)成為公司三個(gè)業(yè)務(wù)板塊共同的基石。碳化硅技術(shù)全球領(lǐng)先的Wolfspeed早在2013年就曾官宣與欣銳科技開展深度合作。
吳壬華博士表示：“欣銳科技在過(guò)去十六年積累了非常豐富、百萬(wàn)輛級(jí)的，車規(guī)級(jí)的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)是無(wú)可替代的，再加上新一代半導(dǎo)體碳化硅的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)等等，這些全部結(jié)合在一起，逐漸得到國(guó)內(nèi)、外車企的認(rèn)可和接納。
公司服務(wù)于包含國(guó)產(chǎn)自主品牌主機(jī)廠、合資品牌主機(jī)廠、新勢(shì)力主機(jī)廠和外資主機(jī)廠客戶的中高端車型，主要客戶包括比亞迪、吉利、長(zhǎng)城、小鵬、本田等等均在內(nèi)?！?br />
隨著全球新能源汽車滲透率的不斷提升，2025年全球新能源汽車銷量有望達(dá)到1300萬(wàn)輛。僅以車載充電機(jī)為例，考慮乘用車OBC充電機(jī)單價(jià)，預(yù)計(jì)乘用車車載充電機(jī)OBC市場(chǎng)空間將增長(zhǎng)至250億元。車載電源的市場(chǎng)空間不可小覷。
來(lái)源：碳化硅芯觀察
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