碳化硅SiC在电动汽车上的应用趋势

电驱动系统作为新能源汽车的“心脏”，直接影响到整车的能源效率、续航里程等。对新能源汽车整车使用性能具有较大影响。

在当前集成化趋势下，电机+减速器+逆变器集成的“三合一”电驱动模块将成为市场主流。电驱动集成系统将加速SiC器件在电动汽车中的量产落地。

尽管碳化硅器件成本较高，但它推进了电池成本的下降和续航里程的提升，降低了单车成本，无疑是新能源汽车最佳选择。其中，SiC SBD、SiC MOSFET 器件主要应用于OBC 与DC/DC，SiC MOSFET主要用于电驱动。

主逆变器也就是牵引逆变器，它的作用就是将来自电池的电能（直流电）进行转换以驱动电动引擎（交流电）。因此，逆变器的性能及对应体积、重量将直接影响车的续航范围和可靠性。

目前，电动车中的主驱逆变器仍以硅基MOSFET和硅基IGBT为主，但随着新能源汽车向高集成度、小尺寸、低损耗的系统发展，SiC 器件将加速渗透。

相比硅基器件，引入碳化硅后，逆变器输出功率可增至2.5倍，体积缩小1.5倍，功率密度为原有3.6 倍。

车载充电机(OBC)为电动汽车(EV)的高压直流电池组提供了从基础设施电网充电的关键功能，并决定了充电功率和效率的关键部件。通过使用车载充电器可将电网中的交流电转换为直流电对电池进行充电。

此外，双向逆变技术是未来OBC标配的功能之一，使OBC不仅可将AC转化为DC为电池充电，同时也可将电池的DC转化为AC对外进行功率输出；将OBC及DC/DC等器件进行功能集成化将会提高成本上、体积上的优势。

SiC二极管及MOSFET器件则可用于车载充电机PFC和DC-DC次级整流环节，推动车载充电机向双向充放电、集成化、智能化、小型化、轻量化、高效率化等方向发展。

* 以22kW双向OBC为例，SiC系统成本与Si相比，减少了15%；同时能量密度是Si系统的1.5 倍，通过减少能耗每年可减少单位成本40美元左右。

电源转换系统DC/DC 是转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器，实现车内高压电池和低压电瓶之间的功率转换。随着整车智能化、电气化的发展，对DC/DC 的供电功率及安全性提出了更高的要求。

值得一提的是，基于碳化硅研制的功率器件，为氢能汽车燃料电池 DC/DC 变换器带来革命性的创新。实现了系统的小型化和更低的损耗，从而实现了更快的充电速度。

相比传统基于 IGBT 模块变换器产品，SiC 基功率器件开关频率提升4 倍以上、功率密度提升3 倍以上，系统平均效率大于97%，最高效率可达99%。