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SIC和矽基IGBT的效率相差多少?
2022-03-17 404

近年來,電力電子技術非常流行。這裡我整理一下幾個資料的一些觀點。


2022年對我國碳化矽的使用來說是非常重要的一年,主要是因為現在的800V系統帶來了許多變化。不同等級有什麼差別?我想根據梳理的材料與大家探討一下。

首先說一下IGBT,其實在電動車領域,我們特別要感謝英飛凌,在歐洲車企進來之前,日產、本田、豐田都是圍繞自身技術來開發逆變器,並且以IGBT的散熱和迭代技術為核心; 特斯拉在引進SIC之前,也是採用單管IGBT進行高功率驅動,英飛凌將IGBT做成標準封裝6in1之後,逆變器開發難度大幅降低。


▲圖1.IGBT的幾種用法


在高功率逆變器的設計中,特斯拉的工程師採用了分離式單管並聯、內建單管散熱冷卻技術以及功率疊層母線技術,增加了這款設備的功率,但組裝流程卻很差。


▲圖2、特斯拉單管IGBT設計

因此,在迭代過程中, Tesla 是第一個在 400V 產品中直接迭代 SiC 的公司。 根據Cree給出的數據參考,如下圖所示:


功率和效率:

▲圖3. SiC與IGBT按功率和電流密度比較


當然,從逆變器本身的效率來看,對標主要還是根據參數規格:


▲1.馬達、逆變器及整車參數對比


也就是說400VSiC帶來的效率會被許多後續車輛追上,像Lucid Air這樣的車也可以達到更高的Mile/kWh。 也就是說400VSiC帶來的效率會被很多後續車輛追上後續車輛以及像Lucid Air 這樣的汽車也可以實現更高的英里/kWh。


▲圖4.整車能效隨時間變化概覽


下圖顯示了動態特性。與UDDS和HWFET下的逆變器效率相比,這裡仍存在動態差異,範圍為4%至7%。


備註:此資料由FEV製作,採用抽象資料進行比較。


▲圖5.SiC與矽基IGBT的效率差異


也就是說,模擬水準可以和實際測試進行對比,效率上確實有很大差異。。


▲圖6. 6.SiC福特對比


從這個意義上講,2%處於充電水平,6%處於運行水平,兩個系統的效率相差8%——這意味著對於同一個大電池,尤其是100-120kWh的快充電池,按照8%的效率,電池的淨收益可加權到8-10kWh;以0.8元/Wh計算,對應價值約6,400-8,000元。


長遠來看,不只是成本效益,大容量電池要實現高續航力、高效率,還需要SiC的支援。


▲圖7.碳化矽的效率差異





免責聲明:本文轉載自《汽車電子設計》。本文僅代表作者個人觀點,並不代表Sacco Micro及業界的觀點。僅供轉載分享,支持保護智慧財產權。轉載時請註明原出處及作者。如有侵權,請聯絡我們刪除。

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