2020 年初,疫情期間的封鎖政策并未對電動汽車行業(yè)造成太大影響。2021 年,由于疫情期間人們對電動汽車的需求上升,再加上全球各國政府紛紛采取激勵措施,電動汽車充電站的需求量開始增加。在過去的三年里,電動車領(lǐng)導品牌的銷量紛紛呈現(xiàn)巨幅成長的趨勢。
低成本、低排放汽車的不斷發(fā)展,將推動整個亞太地區(qū)的電動汽車市場實現(xiàn)穩(wěn)步擴張。同時,不斷加碼的政府激勵措施和持續(xù)擴張的高性能車市場也推動著北美和歐洲地區(qū)電動汽車市場的快速增長。因此,預計到 2030 年,全球電動汽車銷量將達到 3920.8 萬輛。全球電動汽車市場規(guī)模將從 2022 年的 815.1 萬輛增加到 2030 年的 3920.8 萬輛,預計年復合增長率為 21.7%。
為確保電動汽車擁有出色的性能,應(yīng)謹慎選擇合理的控制模塊。控制模塊很大程度上決定著電動汽車或混合動力汽車的運行性能。毋庸置疑,目前全球最廣為應(yīng)用的功率模塊,當屬 IGBT 和 SiC。SiC 模塊最初是被應(yīng)用在特斯拉汽車上,現(xiàn)在也被其他制造商用于功率逆變器。
何謂 IGBT 模塊?
絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 是一種三端功率半導體器件,常用作電子開關(guān)。憑借出色的開關(guān)特性、耐高溫性、輕量級和成本效益等特征,IGBT 電源模塊逐漸成為電動汽車等大功率應(yīng)用的首選技術(shù)。IGBT 電源模塊在車輛中主要作為電氣開關(guān)使用。轉(zhuǎn)換開關(guān)可以將直流電 (DC) 可以轉(zhuǎn)換成交流電 (AC),反之亦然。
為何SiC 模塊受到市場高度關(guān)注?
碳化硅 (SiC) 將硅 (Si) 和碳 (C) 結(jié)合在一起,形成獨特的電學特性,更容易兼容在各種不同的半導體應(yīng)用中。硅的制造成本很低,制造技術(shù)也已廣為人知。與傳統(tǒng)硅器件相較之下,碳化硅無論是從技術(shù)上還是實踐上,都同樣可用于生產(chǎn)功率半導體組件。與硅相比,碳化硅是一種更有效的電導體。SiC 電源模塊可以提高電流和電壓的轉(zhuǎn)換效率。市場上越來越多制造商發(fā)現(xiàn) 600-1,700V 的 SiC 功率器件可以快速有效地取代傳統(tǒng)的硅 (Si) 功率器件。
憑借出色的效率特性,碳化硅功率半導體不僅有助于節(jié)省成本,而且能夠提高電動汽車充電器、太陽能轉(zhuǎn)換器、電動汽車和動力電子設(shè)備等多種應(yīng)用的系統(tǒng)性能。因此,預計碳化硅功率半導體的需求量將大幅增加。
為什么 IGBT 和 SiC模塊,成為電動車性能中的關(guān)鍵要角?
對于由電池驅(qū)動的電動汽車(BEV)而言,能源轉(zhuǎn)換效率只有 59%-62%,還有相當大的改進空間。盡管如此,該如何在動力系統(tǒng)中使用新型開關(guān)設(shè)備來提高電動汽車的性能,仍然是個難題。
Mordor Intelligence 的數(shù)據(jù)顯示,2020 年 IGBT 的市值為 60.47 億美元,預計到 2026 年將達到 110.1 億美元。IGBT 市值快速增加的另一個原因是電動汽車和混合動力汽車 (EV/HEV) 動力系統(tǒng)的電氣化發(fā)展。IGBT 可以顯著降低傳導損耗和開關(guān)損耗,從而直接影響車輛的整體效率。電動汽車在歐洲、北美和中國的熱銷為 IGBT 應(yīng)用在基礎(chǔ)設(shè)施和電動汽車制造領(lǐng)域打下了堅實基礎(chǔ)。這些銷售佳績有助于進一步鞏固 IGBT 的市場地位。
隨著寬帶隙 (WBG) 材料在電動汽車及其他功率轉(zhuǎn)換設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛,最新一代的 SiC 模塊為電動汽車的發(fā)展創(chuàng)造了更有利的條件。在高溫和重復應(yīng)力環(huán)境下,它可能是最適合電動汽車的功率模塊,不僅能夠提高效率,加快開關(guān)速度,還可以大大節(jié)省成本,大大縮小尺寸,以及大大降低能源消耗。
模塊/包裝尺寸減小了 50% 以上。
滿負載時損耗降低 70%,低負載時損耗更低,因此在相同的負載范圍內(nèi)可以使用更小的電池。
冷卻系統(tǒng)縮小了 40%,降低了滿負載時的損耗,使冷卻系統(tǒng)更加小巧
整個負載范圍內(nèi)的可靠性得到提升
無論是IGBT 或 SiC,環(huán)旭電子已然蓄勢待發(fā)
環(huán)旭電子已經(jīng)深耕汽車電子領(lǐng)域 40 余年。憑借敏捷且靈活的組織結(jié)構(gòu),環(huán)旭電子將推動自動化生產(chǎn),不斷改進與電動汽車相關(guān)的動力總成制造和測試技術(shù)。
此外,近年來我們開始全球布局,為歐洲、美國、日本等國家和地區(qū)的主要國際功率半導體供應(yīng)商提供功率模塊的組裝和測試服務(wù)。為此,環(huán)旭電子已經(jīng)在 2022 年將電動汽車逆變器使用的 IGBT 模塊投入量產(chǎn),并預計在今年(2023)正式推出 SiC模塊。
隨著電動汽車市場的快速增長,環(huán)旭電子將為客戶帶來一流的汽車解決方案。在未來 5 年內(nèi),電動汽車市場將繼續(xù)增長,為汽車車用電子業(yè)務(wù)帶來新的增長。無論客戶需要 IGBT 模塊還是 SiC 模塊,環(huán)旭電子都已經(jīng)蓄勢待發(fā),準備以最先進及完整的技術(shù)能力來滿足客戶的需求。
審核編輯 :李倩
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原文標題:投身車電領(lǐng)域的入門課:IGBT 和 SiC 功率模塊
文章出處:【微信號:環(huán)旭電子 USI,微信公眾號:環(huán)旭電子 USI】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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