碳化硅功率器件在新能源汽车中的优势

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来源：国晶微第三代半导体碳化硅SiC

碳化硅功率器件已应用于电动汽车内部的关键电力系统，包括牵引逆变器、车载充电器(OBC)和DC-DC转换器。与传统硅器件相比，其主要优势包括更高电压和更高频率的特点，从而实现更高的系统效率、更快的开关、更低的损耗和更好的热管理。相对于硅基器件，碳化硅器件具有以下优势：

碳化硅器件的使用能让驱动电机在低转速时承受更大输入功率，且因其高热性能，不怕电流过大导致的热效应和功率损耗。在车辆起步时，驱动电机能够输出更大扭矩，获得更强的加速能力。

增加续航里程

SiC器件可以通过导通/开关两个维度降低损耗，从而实现增加电动车续航里程的目的。结合英飞凌的研究数据，在25°C结温下，SiC-MOS关断损耗大约是Si-IGBT的20%;在175°C的结温下，SiC-MOS关断损耗仅为Si-IGBT的10%。综合来说，新能源车使用SiC器件能够增加5-10%续航里程，平均续航里程超过600公里。

碳化硅MOSFET具有更高额定电压，使该技术适合电动汽车应用和电动汽车快速充电基础设施。更重要的是，SiC可在不进行重大更改的情况下直接更换，从而实现快速开发，同时将BOM保持在较低水平。

实现轻量化

实现轻量化得益于SiC的优越性能，SiC器件可在以下方面可达到缩小体积的效果:

1、封装尺寸更小，平均重量减轻150至200公斤；

2、减少滤波器和无源器件如变压器、电容、电感等的使用；

3、减少散热器体积。

目前SiC器件的价格是硅基器件的4-6倍，但采用SiC器件实现了电池成本的大幅下降和续航里程的提升，综合降低了整车成本。

碳化硅功率器件在电动汽车中的应用主要包括以下几个方面：

充电模块：碳化硅作为未来电动汽车充电模块和电动模块中的关键先进电子材料，有望推动实现绿色出行的能源供应、低碳、智能、可持续发展，抢占未来高科技产业发展的制高点。碳化硅器件对电动车充电模块性能的提升主要体现在提高频率、降低损耗、缩小体积、提升效率等方面。

电机控制器：碳化硅器件在新能源汽车电机控制器中可以应用于直流转换器、逆变器、交流驱动单元等，利用其高开关速度和低导通损耗，提高电机的工作效率和寿命，并且实现更高的功率密度和更小的体积。

总之，碳化硅功率器件在电动汽车中的应用，能够提高能源利用率，减少损耗，提高工作效率，实现更长续航里程，推动电动汽车向更高效、更节能、更智能的方向发展。

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