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科普丨SiC 800V高壓架構(gòu)解析

據(jù)悉,2024年北京車展配備SiC的車型超70款,如華為問界M5、蔚來樂道L60、保時捷Macan EV等,SiC的應(yīng)用已經(jīng)鋪開,800V的SiC Mosfet已成為新能源汽車的標配。

 

800V高壓僅僅是指快充系統(tǒng)么?它到底為何能成為車企技術(shù)中的“香餑餑”?搭載800V SiC的新能源汽車到底如何升級駕乘體驗?

01

什么是800V高壓架構(gòu)?

800V是一個比較寬泛的概念,并不是指整車的高壓電氣系統(tǒng)全時段都能達到800V,而是一個平均值,整車的電壓范圍在550V—950V范圍內(nèi),都可以稱為800V高壓平臺。

談到800V,很多人下意識里認為800V就是快充系統(tǒng)。實際上這個理解有些偏差,準確地說,800V高壓快充只是800V高壓架構(gòu)中的一個系統(tǒng),還包括800V電池包、800V功率器件如電機、電空調(diào)等零部件。

簡單來說,整個架構(gòu)的高壓方案是采用800V。

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02

800V高壓架構(gòu)的多種方案

第一種:全域800V

全域800V,即整車的電機、電池、電控、空調(diào)、DC-DC等電氣系統(tǒng)均支持800V。例如小鵬的G9,其搭載扶搖架構(gòu)的車型就是標配全域800V高壓SiC碳化硅平臺。這種方案的優(yōu)勢在于電機電控迭代升級,能量轉(zhuǎn)換效率高;但電驅(qū)的功率芯片需要用SiC功率器件全面替代IGBT晶體管,零部件成本高。

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第二種:局部800V

關(guān)鍵部件支持800V,比如電驅(qū)系統(tǒng)、電池支持800V,而空調(diào)等部件依舊采用400V,可以兼顧整車成本和驅(qū)動效率的平衡,因為當前800V功率開關(guān)器件成本是400V級IGBT的數(shù)倍。這一方案能提升車輛的能耗表現(xiàn),比400V架構(gòu)的車型續(xù)航更實在。

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第三種:充電800V

僅電池支持800V高壓快充,其它部件均為400V。即整車搭載一個800V電池組,在電池組和其他高壓部件之間增加一個額外的DC-DC(DC-DC指直流轉(zhuǎn)直流電源(Direct Current)輸出直流電壓可高于或低于直流輸入電壓。將800V電壓降至400V,車上其他高壓部件仍采用400V電壓平臺。當然這個800V電池組也可能是兩個400V電池組通過智能串并聯(lián)實現(xiàn)充電800V,放電400V。這一方案主要是解決快速補能問題,也是目前幾乎所有800V車型都會配備的技術(shù),投入低,見效快。

 

03

為什么要引入800V高壓系統(tǒng)?

引入高壓系統(tǒng)的目的都是為了提升效率,包括時間效率和能量流轉(zhuǎn)效率。

提升充電功率的方式無非有兩種——要么提升電流I,要么提高電壓U(P=UI)。就像是水龍頭要在最快時間放滿一桶水,要么加快水流(I),要么加大水龍口徑(U)。

據(jù)熱量公式:P=I2*R來看,電阻R是固定的,那么充電過程中的發(fā)熱就只和電路中的電流I相關(guān),和電壓U無關(guān)。那么為了減少熱量損失,降低熱失控風險,就要控制電流I的大小,但又要提升充電功率,那就只能加大電壓U了。選擇高壓系統(tǒng),既能保證一定充電功率提升充電效率,又能降低電流,減少熱損耗,可謂一舉兩得。

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SiC功率模塊,高電壓平臺的最佳搭檔

與動力電池電壓一同提升的,往往還有一個新能源汽車上雖然不起眼,但是對車輛各方面性能表現(xiàn)至關(guān)重要的零部件——功率開關(guān)模塊。功率器件的性能,直接決定電動汽車的加速、極速、電耗等核心性能表現(xiàn)。

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采用硅基IGBT功率開關(guān),由于本身的承壓能力所限,電池電壓很難超過700V,而得益于碳化硅的耐高壓特性,可以控制更高的系統(tǒng)電壓,因此被認為是800V高壓平臺的最佳拍檔。

碳化硅具備高效率、低損耗、耐高溫等物理特性,可以將汽車的性能從1.0躍升到3.0,在功率密度、電子漂移飽和速度以及熱導(dǎo)率等方面可謂是全方位碾壓,大幅增加了汽車的續(xù)航里程和節(jié)省車內(nèi)空間。

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基于碳化硅材料的巨大潛力,2025年碳化硅MOSFET的滲透率預(yù)期普遍在20%左右,未來幾年內(nèi)IGBT仍將是電驅(qū)動系統(tǒng)最主流的功率半導(dǎo)體器件。

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05

800V高壓技術(shù)能帶來怎樣的駕乘體驗?

第一個直觀感受就是充電速度更快。例如最早推出800V快充的保時捷Taycan,能夠?qū)⒊潆姽β侍嵘?50kW,在22.5分鐘內(nèi)電量從5%充到80%,這對當時動輒需要1小時快充時間的400V車型來說是質(zhì)的飛躍。

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其次是動力性能更出色,800V高電壓平臺下電機逆變器功率密度更高,相同尺寸電機扭矩&功率更大,就像72V的電摩和36V的電瓶車,騎起來完全是兩種不同的體驗。

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此外由于高壓平臺對能量的利用率更高,自然也會讓車輛的能耗控制更出色,續(xù)航更高。例如小鵬G9在上市時就邀請大家測試其高速續(xù)航達成率(高速續(xù)航/CLTC續(xù)航×100%)。800V的電機比400V的要輕,導(dǎo)線也可以更細,疊加一些線纜和部件減少,可以減輕車身重量。

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文章來源:江蘇卓遠半導(dǎo)體有限公司

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碳化硅半導(dǎo)體加工技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)論壇(蘇州·7月4日)

01

會議議題

序號
暫定議題
擬邀請企業(yè)
1
8英寸碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化進展
擬邀請?zhí)蓟枰r底企業(yè)/高校研究所
2
大尺寸碳化硅單晶生長技術(shù)痛點解析
擬邀請?zhí)蓟鑶尉е苽淦髽I(yè)/高校研究所
3
新一代切片機“破局”8英寸碳化硅
擬邀請切割設(shè)備企業(yè)/高校研究所
4
激光技術(shù)在碳化硅切割及劃片上的應(yīng)用
擬邀請激光企業(yè)/高校研究所
5
液相法制備碳化硅技術(shù)
擬邀請?zhí)蓟杵髽I(yè)/高校研究所
6
國產(chǎn)MBE設(shè)備應(yīng)用及發(fā)展情況
擬邀請?zhí)蓟柰庋悠髽I(yè)/高校研究所
7
SiC MOS器件結(jié)構(gòu)設(shè)計解決方案
擬邀請?zhí)蓟杵骷髽I(yè)/高校研究所
8
車用碳化硅加工工藝與要點研究
擬邀請?zhí)蓟杓庸て髽I(yè)/高校研究所
9
利用碳化鉭的碳化硅單晶生長技術(shù)
擬邀請?zhí)蓟杵髽I(yè)/高校研究所
10
碳化硅襯底研磨拋光工藝及耗材技術(shù)
擬邀請研磨拋光設(shè)備企業(yè)/高校研究所
11
適用于8英寸碳化硅的先進切割工藝
擬邀請切割設(shè)備企業(yè)/高校研究所
12
化學機械拋光在碳化硅上的反應(yīng)機理
擬邀請拋光設(shè)備企業(yè)/高校研究所
13
碳化硅襯底及外延缺陷檢測技術(shù)
擬邀請檢測設(shè)備企業(yè)/高校研究所
14
8英寸碳化硅外延材料生長核心工藝與關(guān)鍵裝備
擬邀請?zhí)蓟柰庋悠髽I(yè)/高校研究所
15
外延摻雜技術(shù)的優(yōu)化與改進
擬邀請?zhí)蓟柰庋悠髽I(yè)/高校研究所
16
8英寸碳化硅的氧化工藝技術(shù)
擬邀請?zhí)蓟杵髽I(yè)/高校研究所
17
碳化硅離子注入設(shè)備技術(shù)
擬邀請離子注入企業(yè)/高校研究所
18
高純度碳化硅粉末制備碳化硅晶體
擬邀請激光企業(yè)/高校研究所
19
碳化硅先進清洗技術(shù)
擬邀請清洗設(shè)備企業(yè)/高校研究所
20
碳化硅關(guān)鍵裝備的現(xiàn)狀及國產(chǎn)化思考
擬邀請?zhí)蓟柙O(shè)備企業(yè)/高校研究所
更多相關(guān)議題征集中,演講及贊助請聯(lián)系張小姐:13418617872 (同微信)
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擬邀企業(yè)

  • 高純碳粉、硅粉、碳化硅粉末、坩堝、籽晶等材料企業(yè);
  • 晶錠、襯底、外延、晶圓等產(chǎn)品企業(yè);
  • 碳化硅晶體、外延生長等設(shè)備企業(yè);
  • 金剛石線切割、砂漿線切割、激光切割等切割設(shè)備企業(yè);
  • 碳化硅磨削、研磨、拋光和清洗及耗材等企業(yè);
  • 檢測、退火、減薄、沉積、離子注入等其他設(shè)備企業(yè);
  • 高校、科研院所、行業(yè)機構(gòu)等;
……

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報名方式

方式1:請加微信并發(fā)名片報名
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?肖小姐/Nico:13684953640
ab012@aibang.com
演講或贊助聯(lián)系 Elaine?張:134?1861?7872(同微信)
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方式2:長按二維碼掃碼在線登記報名
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收費標準

付款時間
1~2個人(單價每人)
3個人及以上(單價)
6月2日前
2700/人
2600/人
7月2日前
2800/人
2700/人
現(xiàn)場付款
3000/人
2800/人
費用包括會議門票、全套會議資料、午餐、茶歇等,但不包括住宿。

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贊助方案

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作者 liu, siyang

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