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车载充电机(OBC)应用碳化硅MOS拥有更强竞争力

随着新能源汽车行业的发展与进步,提升新能源汽车续航里程成为了行业发展的主要任务之一,在动力电池能量密度不能持续增加的情况下,降低车用部件重量是提升续航里程的首选方案。OBC作为新能源汽车的核心部件之一,其效率、功率密度等参数对新能源汽车充电时间和续航里程具有一定影响。碳化硅功率器件替代硅器件对OBC功率密度提升和重量降低有着显著的效果。

除了国内OBC采用碳化硅外,最近国外一大批OBC企业都在发布基于碳化硅的产品,碳化硅“上车”势头正在全球蔓延。

OBC企业积极导入碳化硅器件,国内新能源汽车月装车30万只SiC MOSFET在车载充电器(OBC)上。以CES 2022展会为例,最近又有一批外资企业推出了相关产品。2月2日,Emporia Energy宣布与电力电子公司BREK Electronics合作,为北美市场开发双向电动汽车充电器,预计这款充电器将于2023年以低于1500美元(约9500元人民币)的价格上市。据介绍,BREK以其碳化硅太阳能逆变器平台而闻名,据说其功率密度比竞争对手高出200%。而这次合作,BREK负责开发碳化硅功率器件,并与Emporia将这种硬件专门用于双向EV充电

在OBC领域,中国的出货量全球领先。以得润为例,2020年他们的OBC在欧洲市场出货约20万套,市占率近15%,他们未来的目标是拿下全球近20%的市场份额。国产OBC企业也早已通过SiC技术提升产品竞争力。

事实上,OBC企业越来越热衷采用国产SiC器件,国产SiC MOSFET也开始“上车”。

深圳爱仕特科技新能源汽车应用系统开发工程师李工介绍,目前碳化硅MOS已经在3.3KW、6.6KW、11KW、22KW等规格的OBC的PFC和LLC大批量使用。这是因为碳化硅系统能为OBC带来众多好处:首先是成本。由于能够DC/DC模块可以省去大量的栅极驱动和磁性元件,相比硅系统,通常碳化硅能够将OBC系统成本降低20%左右。其中,采用SiC技术后,双向OBC的散热成本可降低三分之一。

对于双向OBC来说,功率越高,碳化硅所带来的节约也就越多。以22 kW双向SiC基OBC为例,系统成本可以节省超过30美元(约190元人民币),整个生命周期可节省近3500元人民币

其次是体积和效率。据李工介绍,采用SiC技术,车载双向OBC体积可减小20%以上,节省了电动汽车空间\重量,除了能够降低系统成本,整车系统也更容易实现多合一小型集成化。同时,碳化硅方案比普通双向OBC效率高2%-3%。谈及碳化硅器件的应用情况时,李工透露,“我司的碳化硅MOS已被国内多家车企客户大批量应用。”车载充电机一般为两级电路,前级为图腾柱无桥PFC(Power Factor Correction)级,后级为DC/DC级。爱仕特产品组合可完全支持双向OBC,以及单个PFC 和 DC/DC级

国产碳化硅上车首先是技术过硬,目前,多家国产企业的SiC MOSFET技术实力已经是实现领先。

爱仕特自主设计的第三代6英寸SiC MOSFET平面结构芯片的导通电阻最低可到12毫欧,单芯片最大电流可达120A。爱仕特拥有多年的 SiC 器件与系统的设计和开发经验,可帮助客户降低技术门槛,助力设计人员在其新一代OBC 中采用出色的 SiC 器件。而且爱仕特提供 SiC 功率器件、SiC 系统和技术专长的丰富选择并形成组合拳,可快速开发出能在现场可靠运行的稳固耐用的设计拓扑。另外,爱仕特的SiC MOSFET优势包括:耐压全、耐压从650V-3300V全部批量出货、雪崩能量高、可靠性好;其产品通过了车规级AEC-Q101标准1200H可靠性测试和公司通过了IATF16949质量体系。

OBC面临多重挑战碳化硅应如何选择?前几年,车企有取消OBC的倾向,但是双向充电需求“拯救”了OBC,目前它几乎成为了新能源汽车的标配,增长速度也越来越快。

低成本、小体积、多合一等需求已经成为了OBC的主要发展趋势,企业需借助碳化硅技术应对挑战。那么,OBC企业要如何采用碳化硅器件?

对此,李工建议:

● 单相一般采用BOOST结构,建议使用爱仕特650V 、1200V--30A、60A等规格, TO247封装;

● 三相一般采用VIENNA结构,建议使用爱仕特1200V--30A、60A、100A等规格, TO247封装;

● LLC中,如果OBC最高输出电压<550V,建议使用爱仕特650V--30A、60A等规格, TO247封装;

如果最高输出电压>550V,建议使用爱仕特1200V--30A、60A等规格,TO247封装。

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2022-02-25 09:52

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2022-02-28 09:30

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2022-04-14 15:05
@SIC 碳化硅MOS管及功率模块
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