眼前市面上干流的6.6kW车载充电机(OBC)老练规划,广泛选取两级架构,前级PFC严重掌管功率因数校正,一般输出400V直流电,后级DC/DC电路从PFC母线取电,结束分隔和调压效能。因为近两年碳化硅器材疾度的下落,越来越多车企发端首先在OBC管理方中采选碳化硅器材交流传统硅基器材。
途到眼前碳化硅阛阓在OBC的骨子运用,合肥巨一动力有限公司研制总监徐晓泉显现,“眼前的OBC准备中,情由电路拓扑斗劲多,仅FPC高频开合就要2颗碳化硅器材。”
浙江大学副教员王正仕则说到,在6.6kW干流渠道OBC规划中,后级的DCDC改变器一般选取交织并联核算,个中快桥臂缘由条件开关速度速,会用碳化硅器材代办古代硅基器材,其他私人企业的铺排中,变压器的右侧选拔IGBT与碳化硅闭封,也会用到1颗。
假定前级PFC电道1颗、后级DCDC电途两个桥臂各需求1颗算,方今的干流OBC安插需要用到3颗碳化硅器材(最掉队的估量),根据装机量950万套(2023年他们国新能源轿车销量949.5万辆),全班人日每年OBC的碳化硅商场必要量将逾越2850万颗。
理思是充分的,但实际总有些骨感。据王正仕教员预估,现在碳化硅阛阓在OBC的浸透率还缺乏20%。
1)碳化硅器材具有 3 倍于硅基器材的禁带宽度,能推行漏电并前进耐受温度;
2)碳化硅器材具有 10 倍于硅基器材击穿场强,能前进电流密度、就事频率、耐压容量并减低导通消灭,更切合高压运用。
3)碳化硅器材具有 2 倍于硅基器材的电子胀和漂移疾度,使命频率可前进至兆赫兹以上。
4)碳化硅器材具有 3 倍于硅基器材的热导率,散热机能更好,不妨帮助高功率密度并消重散热要求,使得器材体积可削弱至硅基器材的1/10,更轻量化。
详尽到新能源轿车的运用中,碳化硅比较硅基IGBT功率更动效能更高(ST测算为3.4%,小鹏测算为3-4%),电动轿车续航间隔可耽误5-10%;凭证蔚来工程师供给的数据,ET7上的180kW永磁同步电机(主驱电机)选取了碳化硅(SiC)功率模块后,比较古代硅基模块(IGBT)电流升高30%,归纳功率感染≧91.5%。
以车厂最合怀的功率和体积为例,碳化硅阛阓在今朝的OBC方案中,归纳几位受访者的话看:
功效提高,据王正仕教师和徐晓泉介绍,采选碳化硅往后OBC的意图举高比例大致在0.5%-1%;
业务频率,目下业界OBC的责任频率仍聚积在70kHz-240kHz,个中100kHz左右为干流;
工作温度,现在芯片厂商多沿袭保守硅基器材的封装场合,芯片结温在175℃操作。
究其原由就在于其时的碳化硅OBC策划,大个人因而代替硅基器材核算为主。它的利益是或许沿用古代拓扑电途,在不必大改安置的条件下结束信任程度的感染举高和体积的减小,但碳化硅器材的功能潜力也难以更好地发扬出来。
不过,一个好的景象是,碳化硅商场在OBC的渗出率正在加速。据徐晓泉介绍,现时其新设备的OBC产品,碳化硅的排泄率仍是前进80%。
除了上述因由,阻碍碳化硅商场落地更为火速的因由是产能缺乏与良率不高,特斯拉乃至所以在2023年体现要裁汰碳化硅用量。遵从商场预估,均匀2辆特斯拉纯电动车就需要一片6寸SiC晶圆。以年产能100万辆Model 3/Y计,特斯拉一年必要超50万片6寸晶圆匀称2辆特斯拉纯电动车就需求一片6寸SiC晶圆。以年产能100万辆Model 3/Y计,特斯拉一年必要超50万片6寸晶圆,根据其时的产能估计,约略全球的碳化硅晶圆都缺乏特斯拉一家丢失。
然则碳化硅商场运用的趋势越来越清楚。抛弃到2023年,天科关达碳化硅衬底产品以6英寸导电型为主,年产能约29万片,比较客岁同期翻倍。方今日科合达在北京大兴、江苏徐州、新疆石河子、深圳都有工厂机关,2023年6月天科合达与深圳市庞咱们产出资集团一起投建的广东省关键项目深圳浸投天科“第三代半导体材料财富园”项目发端修成投产;8月天科闭达江苏徐州二期项目开工建立,并在2023年12月28日封顶,揣度2024年8月投产后会新增16万片/年的产能,徐州工厂终究结束年产能23万片。
另一碳化硅龙头企业天岳长辈产能散布在济南、济宁、上海三地,2023年产能的增速劳绩于济南工厂产能从半绝缘转为导电型,以及上海临港工厂的产能爬坡,公司的重要产品也从半绝缘成功安排为导电型,顺心功率半导体商场需要。按照2023年公司第三季度的营收扩展趋势以及公司出现的消息预算,天岳长辈到2023年终总共产能能够抵达年产25万片的程度。而2022年同期天岳先进的产能也许是6.7万片/年,2023年产能爬坡期望较为就手。
天岳长辈还和英飞凌签定永久供货契约,英飞凌显现这次协议的供给量长时刻将会占到公司需要量的两位数比例。天科合达也签定了好像的供货公约。
从家当链视点看,也掀起了一股碳化硅扩产飞扬。据不完全统计,从2023年至本年2月,国内悉数共有36个SiC模块关连项目,已竟然投血本额抢先260亿元,总计年产能超3246万只。
其间国内碳化硅龙头企业之整天科闭达累计出资金额赶上100亿元,6&8英寸碳化硅衬底产能逾越125万片。
除了财富链企业的扩产助力管理产能瓶颈,收场企业也在加速碳化硅的“上车”。此时国内的比亚迪、长城、安全等保守车厂,以及蔚小理等造车新实力,都在活跃安排碳化硅车型,比亚迪、长城更是在碳化硅阛阓物业链上轻贱都有落子。
而日前刚刚发布的小米新车,相同搭配了碳化硅全系速充:全系装备峰值功用 99.6% 的碳化硅电控、碳化硅车载充电机、碳化硅缩短机。小米SU7 过程版,峰值电压 486V,采纳全域碳化硅规划的“超级 400V 高压渠道”,15 分钟充电350km。小米SU7 Max版,全域碳化硅“线V 高压渠道”,峰值电压871V。
别的,开年后比亚迪就首先公告削价,旗下两款车型最低价格为7.98万元,价格均着落了2万元,竟日之内就有9家车企跟进,将相联了一年的价值战再度晋级。
小米新车公告会后,雷军发现:“纯电轿车职业,除了特斯拉之外,你们们也不意会哪家还在挣钱。小米轿车SU7的定价既要让打发者感触谁有由衷,一起个中的献身也要所有人能够扛得起。22.9万是他们原本的定价,顶配版原本的定价是35万,但厥后(车企削价)把所有人搞蒙了,所以咱们必定由衷做终究,法则版定价就比Model 3低3万,Max版就定在了29.9万元。”
以电压为例,倘若电压渠道从400V开展至600V后,电压先进了50%,对应的电流惟有向日的66.7%,打发扩张到以前的44.5%,意味着晶圆的尺度能够添加至44.5%,一起还可将通态电阻的阻值开展,可运用更大阻值的碳化硅管,进一步下降体系本钱。
动作OBC产品中体积占比最大的磁性元件,其紧缩体积的途理也与此类似,但是将起头点换成管事频率。日前咱们们在造访企业的过程中也恰恰有幸看到了比亚迪混动车上的那颗升压电感样品,最新一代的升压电感比较于上一代,其体积已紧缩了1/3,这也难怪这款产品短短一年时刻价格就下降了将近一半。而这种惊人的产品迭代快度,大概路本钱下落速度,在车厂本钱管控的奴役下,正速快扩展至越来越多的元器材傍边。
比拟于死板安置,针对碳化硅商场特质从头方案电路拓扑核算后,OBC编制全豹本钱揣度还要低10%掌握。
在价值战持续晋级,本钱压力不停增加的情况下,降本或将成为整机乃至整车厂进一步挖掘碳化硅器材机能潜力,加速碳化硅商场在新能源轿车的排泄疾度的动力。到那时刻,改改OBC产品试图安插,大概也就不是那么困穷的事了,碳化硅也能够从现在“用了但又没完竣用”的刁难面子脱离出来。
下期《对话》栏目,你将履历浙江大学、浙江财富大学、巨一动力、士兰微等出名院校、整机企业和磁性元件企业,合作参议碳化硅阛阓落地的办法困难及磁性元件将来的纠正倾向,敬请重视。
哔哥哔特商务网是电子制造业物业链信息交换的渠道,共享和领会电子发明业上下游新技能、新产品资讯;履历“走进企业”、“对话”、“拆解”、“阛阓解读”、“工业阐明”“酌量会专栏”等栏目举办职业深度解读,及时供给线下专业参议会、峰会论坛、线上聚会、直播等职业行为资讯。