碳化硅在车用逆变器的妙用

碳化硅应用范围日渐扩大

碳化硅作为宽禁带化合物半导体材料，具有比传统硅材料更加优异的性能，尤其是用于功率转换和控制的功率器件。与传统硅器件相比，碳化硅具有禁带宽度宽、耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射等特点，开关速度快、效率高，可大幅降低产品功耗，提高能量转换效率并减小产品体积。

随着时间的推移，碳化硅技术越来越赢得用户的青睐，应用范围也在不断扩大。近年来，碳化硅半导体器件在高压输变电、轨道交通、电动汽车、电源、通信基站、太阳能、风力发电、消费类电源等领域备受欢迎，市场潜力巨大。

还有一个经常与硅和碳化硅相提并论的材料是氮化镓，它们各有特点。总的看，碳化硅可以承受更高的电压，主要应用在1000V以上的应用场景。

目前硅MOSFET主要用在1000V以下（600至900V）的场景，超过了1000V，硅MOSFET体积就会变得很大，开关损耗、寄生电容都会随之增加，价格也会提升。也就是说，1000V以上应用的真空地带恰恰是碳化硅的用武之地。

在消费电子领域，随着USB PD快充技术的普及和氮化镓技术的成熟，大功率快充电源市场逐渐兴起，碳化硅二极管也开始在消费类电源市场崭露头角，进入了百瓦级大功率快充供应链，在于快充电源实现更高的效率和更小的体积。

碳化硅器件有低压、中压和高压产品，低压产品主要面向消费电子，如PFC、电源等。中压产品主要面向汽车电子和3300V以上的轨道交通和电网系统，特斯拉Model 3用的碳化硅器件就是中压产品。

现在，在中低压领域，碳化硅二极管和MOSFET产品已经非常成熟，与氮化镓器件有部分应用重合。而在高压领域，碳化硅的优势独树一帜，但非常成熟的产品还很少，也是厂商竞相研发的热点。

车用逆变器搭载碳化硅脚步加快

一年半之前，预测显示大约有20%的车会采用800V母线电压，现在已经有50%以上的新车型都采用了800V母线电压。以后的趋势甚至会出现1000V到1200V母线电压的电动汽车车型。

上面提到，电动汽车向800V架构的过渡满足了快充需求，碳化硅带来的优势十分明显，将被大规模应用于OBC（车载充电器）。以2200W 800V双向OBC为例，从硅设计改为碳化硅，功率器件和栅极驱动数量都可以减少30%以上，开关频率提高一倍以上，在降低功率转换系统的组件尺寸、重量和成本的同时，也提高了运行效率。

目前，已有多家车企的OBC、DC-DC采用碳化硅，而在主逆变器中使用碳化硅的量产车企还很少。800V架构的引入将促进碳化硅器件在逆变器中渗透，增加市场对其可靠性的验证，为其在主逆变器的应用做好铺垫。

2021年4月 ，江淮汽车与博世动力总成系统中国区在上海签订战略合作框架协议。双方将在400V和800V电驱系统、碳化硅逆变器和电驱桥方面展开合作。

2022年1月 ，上汽大众宣布完成碳化硅“三合一”电桥试制，未来将搭载在ID.4 X车型上。

2022年1月 ，Equipmake推出一款全新逆变器，利用碳化硅的高功率密度，其HPI-800逆变器提供了相当高的效率提升，不仅有可能导致电动车电池的尺寸减小约10%，而且逆变器本身更紧凑体积和重量轻也带来了更多好处。

Equipmake新款逆变器

2022年2月 ，博格华纳宣布将为国内领先自主品牌旗下的全新高端纯电动整车平台提供新型800V碳化硅逆变器，用于该汽车制造商的两大高端子品牌电动车型，并面向全球市场的中高端消费者。搭载该平台的首款新车计划将于2023年第一季度上市。

迄今为止， 800V充电系统采用碳化硅逆变器已经成为了趋势 ，据不完全统计，保时捷、奥迪、玛莎拉蒂、阿斯顿马丁、捷豹、Lucid和蔚来、小鹏等20多家车企已经宣布采用800V碳化硅逆变器。看来，逆变器搭载碳化硅的现实就在眼前。

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