电动汽车高压充电必须使用sic或mosfet半导体吗?

不一定

随着电动汽车市场的加速发展，汽车制造商需要更高电压（例如 800V）的驱动系统，以减少充电时间和电动汽车整体重量，这反过来意味着更长的行驶里程。 ST 第三代 STPOWER SiC MOSFET 专为满足高端汽车应用的要求而设计，包括 EV 牵引逆变器、车载充电器和 DC/DC 转换器充电（应用）要求在高温环境下具有高电压、高电流和高性能，开发高能效、高性能、具丰富保护功能的充电桩对于实现以尽可能短的充电时间续航更远的里程至关重要。常用的半导体器件有 IGBT、超结 MOSFET 和碳化硅（SiC）。安森美半导体为电动汽车 OBC 和直流充电桩提供完整的系统方案，包括通过 AEC 车规认证的超级结 MOSFET、IGBT、门极驱动器、碳化硅（SiC）器件、电压检测、控制产品乃至电源模块等，支持设计人员优化性能，加快开发周期。

从保时捷开始量产Taycan以后，800V系统就逐步进入高端化的定义。随着今年中国电动汽车“去水化”（B端和公用采购渠道的量少了），像中国这样的电动汽车市场逐步成熟化，能够站住潮头是非常关键的。本文一方面探讨现有的800V系统的普及速度，一方面也探讨一下电池系统设计，特别是能量扩展和第三代半导体SiC导入的关系。

Part 1：800V的系统在高端车型里普及速度

800V的SiC系统一方面是各个地方（车企）在研究，还有就是在纯电动赛车Formula E中是标准配置，车企通过赛车收集这类“死贵”的、面向超高速的技术的使用极限。

1）从需求角度来看

前几日，Delphi宣布它拿到了欧洲豪华车企的下一代电动汽车的800V驱动系统逆变器订单。按照Delphi的说法，目前已经或得欧洲3/4的豪华OEM的订单（Porsche、Audi、Benz、BMW）。

比起欧洲车企虽然开始800V比较早，在美国这边，新势力车企Lucid Motors的新车Lucid Air预计2021年开始交付了；而后续通用的800V系统，特别是高压化的纯电动卡车是和Tesla的皮卡竞争的筹码；现代起亚也纷纷在自己的高端化BEV上搞起了800V系统，不过这几家的高压逆变器供应商是谁还没有宣布。从中国市场来看，比亚迪在汉EV上是首次使用SiC做高压系统，之前所做的600-700V的系统是基于IGBT的，现在在这个基础上前后轴配不同的驱动系统，作为尝试。

图1?800V的故事刚刚开始

在Cree的投资日报告里面，福特也在测试，也就是围绕美国的这个SiC资源，美国电动汽车制造企业在下一代电动汽车方面的规划都是围绕这个比较强的点去做的。自从特斯拉在Model 3的逆变器和车载充电机上使用以后，IGBT模块在高端车上似乎不香了。

图2?福特使用Cree的SiC模块的测试结果

2）从供应角度来看

2019年5月，Cree公司开始了一项耗资10亿美元、历时5年多的工厂优化计划，以纽约州马西（莫霍克谷）的200mm SiC晶圆自动化制造工厂为支撑，加上达勒姆的美国园区总部正在进行的“超大型材料”工厂扩建，整个计划在2022年投产。

图3?Cree的供给情况

Part 2：高压化带来对系统的配置差异

从目前来看，大概做到110-112串是极限了，正常的电压在418V左右，高电压状态是往上接近IGBT使用电压的极限。由于两个方向的考虑，比拼下一代电池的续航和充电速度两个特性，想要达到比较好的结果，电压就是需要往上调。

现在的问题主要有两个：

1）SiC 可靠供应问题：这个活不是那么容易做的，特别是在高性能汽车里面，怎么弄都是很恶劣的工况，前段时间某企业用SiC在车载充电机里面，弄不好可能用一年就会批量出问题，这不是开玩笑的事情。

2）SiC的价格问题：虽然大家都做高端跑点量没问题，但是架不住现在的趋势大家都要去抢高端抢供应，从价格预测来看是产能供给上去了，有很大的降价空间，但是需求也是爆发式的。

小结：我觉得现在BEV应用最后落到实处，就是电池和功率模块两个核心供应瓶颈点，在这个链条再往上都涉及到材料，趋势是这样的，怎么保证资源和技术的获取又是个故事了。

图｜网络及相关截图

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子硬件设计》。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

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