碳化硅在車用逆變器的妙用

碳化硅應用范圍日漸擴大

碳化硅作為寬禁帶化合物半導體材料，具有比傳統硅材料更加優異的性能，尤其是用于功率轉換和控制的功率器件。與傳統硅器件相比，碳化硅具有禁帶寬度寬、耐高溫、耐高壓、高頻、大功率、抗輻射等特點，開關速度快、效率高，可大幅降低產品功耗，提高能量轉換效率并減小產品體積。

隨著時間的推移，碳化硅技術越來越贏得用戶的青睞，應用范圍也在不斷擴大。近年來，碳化硅半導體器件在高壓輸變電、軌道交通、電動汽車、電源、通信基站、太陽能、風力發電、消費類電源等領域備受歡迎，市場潛力巨大。

還有一個經常與硅和碳化硅相提并論的材料是氮化鎵，它們各有特點?？偟目?，碳化硅可以承受更高的電壓，主要應用在1000V以上的應用場景。

目前硅MOSFET主要用在1000V以下（600至900V）的場景，超過了1000V，硅MOSFET體積就會變得很大，開關損耗、寄生電容都會隨之增加，價格也會提升。也就是說，1000V以上應用的真空地帶恰恰是碳化硅的用武之地。

在消費電子領域，隨著USB PD快充技術的普及和氮化鎵技術的成熟，大功率快充電源市場逐漸興起，碳化硅二極管也開始在消費類電源市場嶄露頭角，進入了百瓦級大功率快充供應鏈，在于快充電源實現更高的效率和更小的體積。

碳化硅器件有低壓、中壓和高壓產品，低壓產品主要面向消費電子，如PFC、電源等。中壓產品主要面向汽車電子和3300V以上的軌道交通和電網系統，特斯拉Model 3用的碳化硅器件就是中壓產品。

現在，在中低壓領域，碳化硅二極管和MOSFET產品已經非常成熟，與氮化鎵器件有部分應用重合。而在高壓領域，碳化硅的優勢獨樹一幟，但非常成熟的產品還很少，也是廠商競相研發的熱點。

車用逆變器搭載碳化硅腳步加快

一年半之前，預測顯示大約有20%的車會采用800V母線電壓，現在已經有50%以上的新車型都采用了800V母線電壓。以后的趨勢甚至會出現1000V到1200V母線電壓的電動汽車車型。

上面提到，電動汽車向800V架構的過渡滿足了快充需求，碳化硅帶來的優勢十分明顯，將被大規模應用于OBC（車載充電器）。以2200W 800V雙向OBC為例，從硅設計改為碳化硅，功率器件和柵極驅動數量都可以減少30%以上，開關頻率提高一倍以上，在降低功率轉換系統的組件尺寸、重量和成本的同時，也提高了運行效率。

目前，已有多家車企的OBC、DC-DC采用碳化硅，而在主逆變器中使用碳化硅的量產車企還很少。800V架構的引入將促進碳化硅器件在逆變器中滲透，增加市場對其可靠性的驗證，為其在主逆變器的應用做好鋪墊。

2021年4月 ，江淮汽車與博世動力總成系統中國區在上海簽訂戰略合作框架協議。雙方將在400V和800V電驅系統、碳化硅逆變器和電驅橋方面展開合作。

2022年1月 ，上汽大眾宣布完成碳化硅“三合一”電橋試制，未來將搭載在ID.4 X車型上。

2022年1月 ，Equipmake推出一款全新逆變器，利用碳化硅的高功率密度，其HPI-800逆變器提供了相當高的效率提升，不僅有可能導致電動車電池的尺寸減小約10%，而且逆變器本身更緊湊體積和重量輕也帶來了更多好處。

Equipmake新款逆變器

2022年2月 ，博格華納宣布將為國內領先自主品牌旗下的全新高端純電動整車平臺提供新型800V碳化硅逆變器，用于該汽車制造商的兩大高端子品牌電動車型，并面向全球市場的中高端消費者。搭載該平臺的首款新車計劃將于2023年第一季度上市。

迄今為止， 800V充電系統采用碳化硅逆變器已經成為了趨勢 ，據不完全統計，保時捷、奧迪、瑪莎拉蒂、阿斯頓馬丁、捷豹、Lucid和蔚來、小鵬等20多家車企已經宣布采用800V碳化硅逆變器?？磥?，逆變器搭載碳化硅的現實就在眼前。

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