新能源汽车碳化硅800V平台架构优势及实现方式解析

时间： 2024-05-22 来源：SMC（桑德斯微电子公众号）

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新能源汽车面世和发展以来，一直面临续航短、充电慢等终端客户问题。

根据功率计算公式可以轻松发现，想要提升充电效率，无外乎加大电流或提高电压两种方式。

过度的加大充电电流会持续产生高温热量，甚至引起燃烧或爆炸等后果。因此，提高电压成为了行业内的主流选择。

何为高压平台

受限于硅基IGBT的工作频率和偏大的元件尺寸，目前大部分新能源车产品采用的是400V平台。随着碳化硅半导体技术的发展，越来越多车企打造出基于碳化硅的800V甚至更高的高压平台。

无论是400V或是800V，指的都是车辆电气系统中的工作电压。但目前各家车企宣传的800V，并不是指整车的高压电气系统全时段达到800V电压，而是整车平均电压在550-930V范围内（也有机构认为电压范围应为600-900V），均统称为800V高压平台。

▲图源：mbbonitasprings

高压平台的优势

第一，充电功率更高，消除充电时间焦虑。400V系统下200kW左右的充电功率会成为很多车辆设计的极限，而800V高压系统可以将极限突破到400kW。如果按照这样的功率，100kWh的长续航电池的20%-80%充电仅需9分钟左右，极大的消除了充电焦虑。

第二，快充系统成本低。相比目前市面上基于400V系统的快充，800V高压系统可以在高功率充电应用下做到相对更低的系统成本。

▲800V高压平台下快充成本变动

第三，快充充电损耗低。相比400V系统，800V高压系统充电电流小，电池损耗，线束损耗以及充电桩损耗都可以降低，实现充电节能。

第四，电驱动力更强劲。800V高压平台下系统铜损更低，电机逆变器功率密度更高，带来的直观变化是更大的电机扭矩，以及更澎湃的动力性能。

▲图源：mbbonitasprings

如何实现高压平台

几年前较为主流的基于硅基IGBT的高压系统，其耐高压的等级在600-750V左右，并且器件的尺寸偏大，对整车轻量化与电气化不利。

目前，以碳化硅为主的耐高压大功率器件开始成为行业的主导。这种材料拥有耐高压和高导热性的材料特性，使用碳化硅的热损耗只有硅基产品的50%左右，而传导率高达98.5%，功率则可以做到1700V甚至更高。不仅如此，碳化硅功率模块的体积还可以做得更小且功率密度更高。

车企应用碳化硅800V平台架构时，其核心三电技术以及功率器件的耐压、损耗、抗热性能等也会有更高的要求。

1）电机方面 —— 轴承防腐蚀要求增加；电机内部的绝缘/EMC防护等级要求提升

▲800V应用SiC造成轴电流增加大而击穿油膜风险增加

2）电控方面 —— 整体成本上升

▲车/桩上功率半导体均有望从Si基转向SiC

3）电池方面 —— 电池负极快充性能要求提升

4）连接器+线束 —— 连接器数量可能增加；线缆耐压性需要提高、体积需减小

5）滤波系统 —— 主要包括电容和磁环，升级800V后EMC辐射量会变化

6）继电器 —— 能够兼容高电压

目前，800V高压系统已是各家车企重点宣传的关键技术、亦是消费者的决策因素之一。保时捷、路特斯、宝马、奔驰、比亚迪、蔚来、小鹏、问界、吉利、长城、阿维塔等国内外品牌在800V高压平台方向均有所布局。

▲图源网络

SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。

2015年，SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造，并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件，可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。

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瞻芯电子（InventChip）碳化硅（SiC）功率器件/驱动与控制芯片选型指南

目录- 公司介绍产品应用产品概览 SiC Devices 产品概览驱动与控制芯片碳化硅（SiC）MOSFET 产品目录碳化硅金属氧化物场效应晶体管系列产品碳化硅（SiC）肖特基二极管产品目录碳化硅肖特基二极管系列产品碳化硅功率模块系列产品栅极驱动芯片系列产品图腾柱 PFC 控制芯片系列产品产品可靠性测试规范

型号- IV2Q12040BD,IV1B12009HA2L,IV1D12030BD,IV2Q07014T4Z,IV1Q12050D7Z,IVST12017MA1L,IV2Q12100BD,IV1Q12017T4ZG,IV1Q12160T4Z,IVST12080DA1L,IVCR2405DR,IV2Q12040T4Z,IV1D06020BD,IVCR1412SR,IV2Q12013T6Z,IV2Q06060BD,IV1Q12080T3Z,IV2Q171R0BD,IVCO1A01DQR,IV1Q12750T3,IV2Q12030D7Z,IV1D12015BD,IV2Q07014BA,IV2Q07014BD,IV2Q12160T4Z,IV1D06006F5,IVCO1A01DR,IV1B12013HA1L,IVSM12040HA2Z,IVSM07060HA2Z,IV2Q12200T4Z,IV2Q06060L1,IV1D06010O2,IVCO1A02DWR,IV1Q12030BDG,IV1Q12080T4Z,IV1Q12750BD,IV2Q171R0T3,IVCC1102DR,IV1Q06060BDG,IV2Q12040K1Z,IV1D06020T2,IV3D12060U3,IV1Q12050T3,IV1D12020T2,IV1Q12050T4,IV1Q12080BD,IVST12050SA1L,IVCR2504DR,IV1Q12017BDG,IV1D06006BD,IV1D06004O2,IV1D12020T3,IV1Q06060D7G,IV2Q12160BD,IVCR2402DR,IV2Q12160D7Z,IV2Q06040BD,IV2Q12017BD,IV1D12040U3Z,IV2B12003HA2L,IVCO1A02DWQR,IVCR1801ASR,IV1D06020U3Z,IV1Q06040T4Z,IV2Q12017BA,IV3D12030U3,IV1Q06060T4ZG,IV2Q12013BD,IV2Q12013BA,IV1D12010O2,IVCC1102F4AR,IVCO1412DDWQR,IVST12040DA1L,IV1D06010T2,IVCR1401DR,IV1Q12080T3,IV1D12020BD,IV1D12040U3,IV1D06004P3,IV1Q12080T4,IV3D12015T2,IV2Q12080D7Z,IVCR2404MPQR,IV2Q06025BD,IVTM12080TA1Z,IV2Q06040L1,IV2Q17020T4Z,IV2Q20045BD,IV3B20023BA2,IV3D12030T2,IV2D12002BD,IVCO1A02DQR,IV1D12005BD,IVCC1104F4AR,IV2Q06025T4Z,IV2Q06040T4Z,IV2Q06060O3Z,IV1Q06060T4G,IV1D12040T2,IV2Q12100D7Z,IV2Q171R0D7Z,IV2Q06025L1,IVST12050MA1L,IVST12160DA1L,IVCR2403DR,IV1Q06040BD,IV1Q12160T3,IV1Q12160T4,IV1B12025HC1L,IV1Q12017BAG,IV2Q12200D7Z,IV2Q20045T4,IV2D12020T2,IV2Q12200BD,IV2Q06060T4Z,IV2Q12030T4Z,IV2Q12040D7Z,IV2D12020BD,IV1D12040BD,IV6212004HA2,IV1Q06060T3G,IVCR1407ASR,IV1Q12050BD,IV1Q12017T4G,IV1D12010T2,VSM12080HA2Z,IVCR1402DPQR,IV1D06004F5,IV2B12006HA1L,IVCO1411DDWQR,IV1Q06040T4,IV1Q06040T3,IV1D06010BD,IV1Q12160BD,IV1Q12750O3,IV1Q06040L1,IV1Q12160D7Z,IVCC1104DR,IV2Q12080BD,IV2Q175S0BD,IV2Q06025D7Z,IV6212004HB2,IVSM06025HA2Z,IVST12017SA1L,IV1D12030U3,IV1D20020T2,IV1D06004BD,IV1D06006O2,IV2D12020D2Z,IV2Q06040D7Z,IV2Q12017T4Z,IVCR2404DR,IV2Q06060D7Z,IVCO1A01DWR,IV1Q12030T4G,IV2Q17020BD,IV3D12020T2,IV1D12010BD,IV2D12002P2,IV2Q12030BD,IVST12120DA1L,IV2Q12080T4Z,IV1D06020U3,IVCO1A01DWQR,IV1D12030T2,IVHD122M1TA2Z,IVCO1A02DR,IV1D06006P3,IV1Q12050T4Z,IVCR2404MPR,IV1D12010P2Z,IV2Q12100T4Z,IVCR1401DPR,IV1Q06060L1G,IV2Q12080K1Z,IV1Q12080D7Z,IV2Q171S0BD,IV1D12015T2,IV1D20020BD,IV2D12002O2,IVSM12160HA2Z,IV1D12005O2,IV2Q171S0S1

March 2024 - 瞻芯电子 - 选型指南代理服务技术支持现货查询批量订货

爱仕特D21系列三相桥碳化硅模块，具有高效能、高功率密度和优秀的散热性能，引领车载空调压缩机发展

在2024年上海慕尼黑电子展上，爱仕特隆重推出了创新力作D21系列模块——1200V三相全桥碳化硅模块。这款模块采用紧凑型顶部散热塑封结构，以其高效能、高功率密度和优秀的散热性能，展现了碳化硅材料在高压、高频、低损耗方面的优势，为电动汽车空调压缩机、车载充电机及工业驱动系统等提供了创新解决方案，推动行业向更高效、更环保的方向迈进。