碳化硅(SiC)和通往800V電動汽車的道路


電動汽車 (EV) 電池系統從 400V 到 800V 的轉變使碳化硅 (SiC) 半導體在牽引逆變器、車載充電器 (OBC) 和 DC/DC 轉換器中脫穎而出。根據市場研究公司IDTechEx的數據,在從350-400 V到800 V的動力系統轉變中,有兩個驅動器至關重要:更高的直流快速充電(DCFC)功率水平,如350 kW和驅動循環效率的提高。
然而,雖然DCFC尚未廣泛使用,但提高行駛循環效率對于減少電動汽車的功率損耗和縮小高壓電纜尺寸至關重要。特別是,使用SiC MOSFET,它可以帶來5-10%的效率增益,這可以縮小昂貴的電池尺寸,節省成本并改善車輛的續航里程。驅動循環效率的潛在領域包括電池化學、每輛車的高壓電纜減少以及改進的電機設計。

圖1 SiC等寬帶隙(WBG)材料的出現將改變電動汽車電源系統設計的功率密度、能源效率和封裝。源: IDTechEx
許多汽車制造商和一級供應商正在采用 800 V 驅動系統,以實現更快的充電速度并幫助減輕電動汽車重量。800 V 傳動系統是當今 400 V 系統的兩倍,可將充電時間縮短一半。以現代Ioniq5和起亞EV6為例,它們可以部署200千瓦,并在18分鐘內從10%充電到80%。因此,800 V 電動汽車將通過實現更快的充電時間來減少里程焦慮。
然而,IDTechEx 新聞稿指出,電動汽車向 800 V 的轉變喜憂參半。Lucid Air 是首款量產的 900 V 電動汽車,在設定了 20,000 輛汽車的初始目標后,于 2022 年售出約 7,000 輛汽車。同樣,保時捷的 Taycan 銷量在 2022 年有所下降。在這兩種情況下,零件短缺和供應鏈困境(如俄烏戰爭導致的線束短缺)都與商業陷阱廣泛相關。
另一方面,現代的 800-V 汽車——IONIQ 5 和起亞 EV6——在 2022 年的銷量翻了一番,一年內售出約 70,000 輛,同時將電動汽車從豪華車市場帶入主流。值得一提的是,現代汽車在2022年實現了碳化硅供應鏈的多樣化,加強了與英飛凌和Vitesco的現有關系,并與安森美和意法半導體簽署了新協議。

數字 2 與其芯片尺寸相關的額定電壓較高的SiC器件在電動汽車應用和快速充電的電動汽車基礎設施中迅速獲得關注。源: 意法半導體
現代電動汽車的成功,與汽車制造商加強碳化硅相關供應鏈的努力相結合,表明WBG技術在未來800伏汽車中的關鍵作用。特別是當驅動循環效率成為以功率密度、能源效率和可靠性屬性為中心的動力總成設計的首要任務時。
向 800 V 汽車的轉變是高壓 WBG 電力電子設備時代已經到來的另一個跡象,在這里,SiC 半導體的作用對于高壓電動汽車電池和充電器至關重要。
責任編輯:David
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