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碳化硅(SiC)和通往800V电动汽车的道路

来源:
2023-03-03
类别:技术信息
eye 13
文章创建人 拍明芯城

  电动汽车 (EV) 电池系统从 400V 到 800V 的转变使碳化硅 (SiC) 半导体在牵引逆变器、车载充电器 (OBC) 和 DC/DC 转换器中脱颖而出。根据市场研究公司IDTechEx的数据,在从350-400 V到800 V的动力系统转变中,有两个驱动器至关重要:更高的直流快速充电(DCFC)功率水平,如350 kW和驱动循环效率的提高。

  然而,虽然DCFC尚未广泛使用,但提高行驶循环效率对于减少电动汽车的功率损耗和缩小高压电缆尺寸至关重要。特别是,使用SiC MOSFET,它可以带来5-10%的效率增益,这可以缩小昂贵的电池尺寸,节省成本并改善车辆的续航里程。驱动循环效率的潜在领域包括电池化学、每辆车的高压电缆减少以及改进的电机设计。

  


  图1 SiC等宽带隙(WBG)材料的出现将改变电动汽车电源系统设计的功率密度、能源效率和封装。源: IDTechEx

  许多汽车制造商和一级供应商正在采用 800 V 驱动系统,以实现更快的充电速度并帮助减轻电动汽车重量。800 V 传动系统是当今 400 V 系统的两倍,可将充电时间缩短一半。以现代Ioniq5和起亚EV6为例,它们可以部署200千瓦,并在18分钟内从10%充电到80%。因此,800 V 电动汽车将通过实现更快的充电时间来减少里程焦虑。

  然而,IDTechEx 新闻稿指出,电动汽车向 800 V 的转变喜忧参半。Lucid Air 是首款量产的 900 V 电动汽车,在设定了 20,000 辆汽车的初始目标后,于 2022 年售出约 7,000 辆汽车。同样,保时捷的 Taycan 销量在 2022 年有所下降。在这两种情况下,零件短缺和供应链困境(如俄乌战争导致的线束短缺)都与商业陷阱广泛相关。

  另一方面,现代的 800-V 汽车——IONIQ 5 和起亚 EV6——在 2022 年的销量翻了一番,一年内售出约 70,000 辆,同时将电动汽车从豪华车市场带入主流。值得一提的是,现代汽车在2022年实现了碳化硅供应链的多样化,加强了与英飞凌和Vitesco的现有关系,并与安森美和意法半导体签署了新协议。

  


  数字 2 与其芯片尺寸相关的额定电压较高的SiC器件在电动汽车应用和快速充电的电动汽车基础设施中迅速获得关注。源: 意法半导体

  现代电动汽车的成功,与汽车制造商加强碳化硅相关供应链的努力相结合,表明WBG技术在未来800伏汽车中的关键作用。特别是当驱动循环效率成为以功率密度、能源效率和可靠性属性为中心的动力总成设计的首要任务时。

  向 800 V 汽车的转变是高压 WBG 电力电子设备时代已经到来的另一个迹象,在这里,SiC 半导体的作用对于高压电动汽车电池和充电器至关重要。


责任编辑:David

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