车载逆变器需求旺盛，加速向SiC转变

电子发烧友网报道（文/李宁远）在很多日常电气设备的使用场景中，逆变器都充当了不可或缺的重要角色。逆变器的应用场景非常多，比如汽车旅游、野外作业、应急电源供电等等，负责把直流电能转变成定频定压或者调频调压的交流电。
 
尤其在现在的电动汽车上，车载逆变器将来自车载高压电池的直流电转换为交流电提供控制扭矩和速度的动力以驱动电动汽车的主电机，可以说其对电动汽车的续航里程、性能和驾驶体验的影响非常大。
 
电动汽车逆变器市场扩张
 
根据TrendForce集邦咨询全球电动车逆变器市场数据显示，2023年第四季全球电动车逆变器装机量达714万套，相较2023年第三季639万套，季增约12%。这和去年第四季电动车季单季销量较第三季有较大提升密切相关。
 
电动汽车的迅猛发展为逆变器的增长提供了强劲的动力，仅在国内市场，根据中国汽车工业协会的统计2023年新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%、37.9%。
 
并且报告中指出，逆变器市场增长的主要推动力来自纯电动车。纯电动车的逆变器占整体电动车逆变器总装机量约53%，并贡献了超六成的市场规模，2023年第四季电动车逆变器达约44亿美元。
 
在电动汽车的动力总成系统中，说逆变器是核心中的核心也不为过。由于电池提供的是DC直流电，而电机只接收AC交流电，逆变器的效率就成为提高动力传动系统能源效率的关键，能效的提高可以减少千瓦损耗，从而使车辆有更多可利用的能量保证续航。
 
现在的电动汽车除了整车续航的不断提高，我们也能看到越来越多高压电动车型，以及更高充电效率车型的出现。这背后少不了逆变器的核心作用。想要在不影响功率水平的情况下延长驾驶里程，电驱系统要在尽可能小的尺寸重量里能够以更高的速度运行。这需要快速有效的直流到交流电压的转换。
 
为了实现目标，逆变器的设计开始使用更先进的控制算法、在功率级的开关晶体管上使用碳化硅MOSFET并使用高压800V电池集成多个子系统以获得高功率密度，这是目前发展的趋势。
 
加速向SiC转变，多合一电驱成趋势
 
推动电动汽车实现更高的性能，逆变器高压功率开关从IGBT向碳化硅的转变绝对是最重要的，根据TrendForce集邦咨询数据，2023年第四季装机于550V以上高压车型的逆变器装机量占比达9%，季增1%，同时2023年第四季装配SiC功率芯片的逆变器已占整体逆变器装机量15%。
 
SiC提高了耐压和转换能力，比IGBT更高效，进一步提高电池包储存能量的利用率，此外，碳化硅比IGBT更小，运行温度更低，进一步减轻了电驱系统的重量、缩小了机械尺寸还能减少能源损耗。
 
SiC方面玩家大家熟悉的有ST、英飞凌、Wolfspeed、罗姆、安森美、三菱这些。去年国产SiC也发展迅速，众多厂商宣布入局或是推出车规级SiC MOSFET产品，如飞锃半导体、芯塔、纳芯微、澎芯、瞻芯、蓉矽半导体等等，国产SiC的崛起将继续推动SiC量产上车。
 
而且为了保障SiC芯片的稳定供应，现在许多车厂都是直接与上游功率半导体公司展开合作，例如理想汽车与芯联集成签订战略合作协议，在SiC芯片设计及研发领域联手开发产品，车企自研碳化硅功率模块也是行业趋势。
 
此外，以逆变器、电机为核心的多合一电驱也是现在的发展大方向，以电机、逆变器为核心将OBC、DC/DC、BMS等电控零件全部整合在同一套系统内。这主要为了降低车重以持续提高整车续航力，诸多车厂及Tier 1纷纷推出以逆变器为核心之一的多合一电驱系统。
 
小结
 
对电动汽车动力总成系统来说，逆变器的进步正在快速推动电动汽车性能的提升。同时以逆变器、电机为核心的多合一电驱技术不断提升，也大幅提升了电动汽车动力性、续航里程与安全性。