冷知識~SiC功率模塊解決多少個車載逆變器技術難題

隨著新能源汽車產業的蒸蒸日上，全球汽車電動化滲透率不斷提高，車載逆變器行業將會迎來整體規模的迅速擴張。

根據估測，隨著全球汽車電動化快速推進，新能源汽車電機系統與智弦逆變器市場將隨之快速擴張，行業總體具備較大上升空間，預期到2030年市場規模年均增速將在18%-20%左右。其中逆變器市場銷售收入規模將從2015年的$12億上升至2030年的133億。

然而車載逆變器目前仍存在相應的缺點；由於車載逆變器產品後部較重，汽車在行駛過程中容易將車載逆變器抖掉或引起接觸不良，而且車載逆變器的外殼一般是塑料材質，塑料不耐高溫，車載逆變器跟點菸器插座接觸部分又會通過大電流會產生高溫，導致頭部變形或熔化，嚴重還會引起火災。

SiC功率模塊應用

面對逆變器存在的缺點，企業都做出了應對措施，例如特斯拉的電動汽車-特斯拉Model 3，這是一款集成全SiC功率模塊的高級電動汽車。由於與意法半導體的合作，特斯拉逆變器由24個1-in-1功率模塊組成，這些模塊組裝在針翅式(pin-fin)散熱器上。意法半導體SiC功率模塊包含兩個採用創新的芯片貼裝解決方案的碳化硅ZHIXIAN，並通過銅板實現散熱。碳化硅ZHIXIAN採用意法半導體最新的技術進行設計和製造，可降低傳導損耗和開關損耗。

另一方面，車隊提供將SiC-ZHIXIAN和SiC-SBD模塊化的全SiC功率模塊，與搭載SiC-SBD的第3賽季逆變器相比，實現了30%的小型化與4kg的輕量化，與未使用SiC功率元器件的第2賽季逆變器相比，實現了43%的小型化和6kg的輕量化。

車逆變器所搭載的全SiC功率模塊，是採用了ROHM獨有的內部結構和優化了散熱設計的新封裝，成功提高了額定電流。另外，與普通的同等額定電流的IGBT+FRD模塊相比，開關損耗降低了75%(芯片溫度150℃時)。

不僅如此，利用SiC功率元器件的優勢——高頻驅動，不僅可實現外圍部件的小型化，高速運行時的開關損耗更小、發熱量更少，從而還可實現冷卻系統的小型化，使系統整體的體積顯著減小。

冷卻系統對於逆變器的表現也日漸重要，日產最近聲稱在聆風2017新車型中，依靠提升逆變器冷卻系統，將電機的輸出功率從80kw提升至110kw。

國內企業比亞迪方面則表示，公司已經成功研發了SiC ZHIXIAN，有望於2019年推出搭載SiC電控的電動車。預計到2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現SiC基車用功率半導體對硅基ZHIXIAN的全面替代，將整車性能在現有基礎上再提升10%。