近日，特斯拉發(fā)布了全球現(xiàn)階段最快的量產(chǎn)車型——僅2.1秒就可以完成零到百公里加速，最高時速可達(dá)322km/h。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，碳化硅是特斯拉車速超越布加迪的關(guān)鍵之一，與此同時，碳化硅還將逆變器減重57%，將電池續(xù)航提升了6%以上，而且采用碳化硅整車成本還可以降低2000美元。
更為激動人心的是，特斯拉的碳化硅模塊成本據(jù)說已經(jīng)跟硅基IGBT一樣了！
特斯拉三車型采用碳化硅
6月11日，特斯拉最新發(fā)布了新款Model S Plaid，其最大的亮點(diǎn)是速度超越了布加迪，成為了全球最快的量產(chǎn)車型。據(jù)介紹，其0-100km/h加速僅需2.1秒，四分之一英里加速賽成績?yōu)?.247秒、152.09英里/小時，而布加迪的成績是9.4秒、158英里/小時，相比之下特拉斯快了0.153秒。對于這樣的成績，埃隆馬斯克都忍不住手舞足蹈。業(yè)界猜測，特斯拉的Model S Plaid的逆變器將繼續(xù)采用碳化硅技術(shù)，目前有3種車型采用碳化硅。
2018年，特斯拉發(fā)布了Model 3，其中最主要的一項(xiàng)創(chuàng)新就是采用采用SIC MOSFET逆變器。2020年特拉斯推出Model Y，據(jù)Munro & Associates拆解分析，其動力模塊后輪驅(qū)動也采用了SiC MOSFET。
特拉斯是全球率先采用全碳化硅逆變器的車企，此舉也讓碳化硅成為了全球的關(guān)注焦點(diǎn)，受此影響，聽說國內(nèi)很多企業(yè)融資也變得容易很多。
碳化硅可為汽車提速
為什么Model S Plaid這么快？行業(yè)人士認(rèn)為碳化硅是背后的功臣之一。據(jù)專家介紹，逆變器的開關(guān)頻率對汽車速度有直接的影響，博世集團(tuán)董事會成員Harald Kröger曾表示，碳化硅可以為電機(jī)提供更多動力。比亞迪漢是國內(nèi)首款采用碳化硅逆變器的車型，采用SiC模塊后輸出功率可達(dá)200KW，提升一倍的功率密度，百公里加速度僅為3.9秒。
比亞迪碳化硅
行業(yè)人士認(rèn)為，碳化硅技術(shù)允許驅(qū)動電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時承受更大輸入功率，且不怕電流過大導(dǎo)致的熱效應(yīng)，這就意味著車輛起步時，驅(qū)動電機(jī)可以輸出更大扭矩，強(qiáng)化加速能力。
碳化硅可實(shí)現(xiàn)汽車輕量化
另一方面，碳化硅可以讓整體車身重量更輕，有助于提升汽車速度。以Model 3為例，采用SiC后，其逆變器的總重量降至4.8kg，而特拉斯Model S的逆變器重量為24.9 kg（加上減速器蓋），重量約減少了84%。與采用硅基IGBT的其他車型相比，Model 3的逆變器也更輕、更小——比2019年日產(chǎn)聆風(fēng)逆變器（11.15kg）輕57%，比捷豹I-PACE輕三分之一以上。
還有，碳化硅還可以減輕電池重量。
IDTechEx數(shù)據(jù)顯示，采用SiC后，特斯拉Model 3的逆變器和永磁電機(jī)組合的效率高達(dá)97%，可能是全球最高效率之一（“之一”可以考慮去掉），續(xù)航能力比之前的方案提升了6%左右，而早期的Model S逆變器效率僅為82%。
英飛凌汽車業(yè)務(wù)部車輛運(yùn)動應(yīng)用營銷高級經(jīng)理Naoki Hayashi認(rèn)為，與硅基IGBT相比，英飛凌的碳化硅可以提高5-10%的電池使用率。
“三代半風(fēng)向”之前報(bào)道提到，一家美國企業(yè)僅用3顆SiC MOSFET就可以將逆變器效率提至99.3%，續(xù)航增加12%。
效率提升后，在同樣續(xù)航范圍內(nèi)，就可以減少電池容量，因此汽車可以變得更輕，有助于汽車提速。
碳化硅可以降低汽車成本
據(jù)Cree公司預(yù)測，SiC逆變器能夠提升5-10%的續(xù)航，節(jié)省400-800美元的電池成本（80kWh電池、102美元/kWh）。
相關(guān)機(jī)構(gòu)研究也表明，雖然在一輛電動車上采用SiC會多花200-300美元，但整車成本可以節(jié)省2000美元，比如節(jié)省600美元電池成本、節(jié)省600美元汽車空間成本，以及節(jié)省1000美元散熱系統(tǒng)成本。
同時，碳化硅可以加快充電速度。采用SiC方案后，汽車電池容量不需要做到那么大，充電時間也可以降低50%。據(jù)介紹，Model S Plaid滿電續(xù)航640公里，充電15分鐘可以跑301公里。
而更為讓人振奮的是，特斯拉的碳化硅成本已經(jīng)跟硅基IGBT相同。IDTechEx根據(jù)2018年Model 3逆變器和2020年Model Y第二代逆變器的成本估算，在過短短三年內(nèi)，特拉斯的SiC逆變器成本大幅下降，其成本幾乎與2019款日產(chǎn)聆風(fēng)和捷豹I-PACE 的硅基IGBT模塊相當(dāng)。
目前，保時捷、奧迪、通用、瑪莎拉蒂、現(xiàn)代、大眾、豐田、本田等眾多車企都采用碳化硅。Cree預(yù)計(jì)，到2022年SiC在電動車用市場空間將快速增長到24億美元，是2017年車用SiC整體收入的342倍。
DigitimesResearch預(yù)測，到2025年，電動汽車用碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體將占SiC功率半導(dǎo)體總市場的37%以上，高于2021年的25%。
據(jù)測算，僅Tesla一年平均約要消耗50萬片6英寸SiC，未來汽車碳化硅需求巨大。國內(nèi)，三安、泰科天潤、世紀(jì)金光等多家企業(yè)已推出車規(guī)級碳化硅產(chǎn)品。
