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采埃孚:電動乘用車用碳化硅大功率模塊3-4年量產

2019-04-15 · 來源: 高工電動車網 關注度:155116 次
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采埃孚 碳化硅
摘要:德國零部件制造商采埃孚宣布,使用碳化硅的大功率模塊計劃在3到4年內批量生產。

德國零部件制造商采埃孚宣布,使用碳化硅的大功率模塊計劃在3到4年內批量生產。

近日,采埃孚研發了一套電驅動器裝置,包括新開發的變速器和大功率模塊,和250KW的電機。這套電驅動系統是采埃孚為FIA Formula E系列的法國電動賽車制造商Venturi團隊研發。

采埃孚在該套電驅動系統的大功率模塊中首次使用碳化硅,使得其電驅動系統比目前已經批量應用的電驅動具備更高的能量轉換效率。碳化硅(SIC)芯片組的設計比目前的常用芯片薄十倍,因此產生較低的內阻,進而提高了電池效率和范圍。

采埃孚E-Mobility負責人Jörg Grotendorst宣布,使用碳化硅的大功率模塊計劃在大約3到4年內用于批量生產。采埃孚這一技術無疑是超前的。

目前,市場上用的驅動系統和充電系統的核心功能器件IGBT,一般以Si(硅)等為主要材料,第一代、第二代功率半導體材料是硅(si)和砷化鎵(GaAs),并已經實現廣泛應用。但以SI等為材料的IGBT電壓范圍是600-6500V之間,隨著電壓、溫度、頻率、功率等指標的大幅提高,傳統SI材料IGBT已經無法勝任。

而以SiC 大功率模塊為代表的碳化硅器件被認為是未來新能源汽車電驅動系統發展的關鍵技術,也是實現高溫、高效、高速運行的重要途徑。

中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高院士在2018年百人會上談到驅動電機未來方向時,更是直言“2025年碳化硅將全面取代IGBT。”

以碳化硅(SiC)等為代表的第三代半導體材料,具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率高、開關損耗小、頻率高、功率大等優勢,是同等硅器件耐壓的10倍,能夠減低系統尺寸和運行成本。

此外,碳化硅具有在高頻率時損耗低的優勢,能將車輛的效率再提高10%左右,這還意味著續航里程可以得到同樣的提升,電池成本有可能大幅下降。

不過,碳化硅大功率模塊目前由于技術和工藝相對滯后,并且價格較高昂,成本比傳統硅材料高5-6倍,面臨著熱平衡挑戰等難題,目前應用較少,大部門企業都停留在斥資布局階段。

而采埃孚的碳化硅功率模塊若能在2022年-2023年大規模量產,必將給產業帶來較大的沖擊。

此外,采埃孚還將電驅動系統高效率與減輕重量相結合。如在大功率模塊中使用碳,針對變速器殼體采埃孚則使用了輕質金屬合金,與傳統材料相比,這兩種材料都顯著減輕了重量。工程師不得不在冷卻和潤滑方面取得新的突破,以實現高效傳動比的減重。干式油底殼潤滑提高了減速齒輪的能量轉換效率。

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采埃孚E-Mobility負責人Jörg Grotendorst表示,“我們在賽車應用中獲得的許多經驗將對未來的采埃孚產品產生影響。”采埃孚直接將其Formula-E經驗和數據轉移到新技術的進一步開發中,并將最初為賽車開發的概念逐漸進入批量生產應用,比如電動馬達定子的特殊繞組設計。

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采埃孚將電動賽車的電驅動技術運用于電動汽車并非偶然。采埃孚在零部件電動化做了大量儲備,早在2008年成立了第一家乘用車電驅動設備工廠,并不斷擴展其電驅動產品,除電機、混合動力變速器、變速器控制單元以及控制元件之外,采埃孚還嘗試打造了全電動裝置。

采埃孚還非常看好中國市場,目標到2020年成為中國領先的電驅動供應商之一。2017年采埃孚在上海工程中心設立電動技術開發實驗室和模型建造車間后,又與北汽集團子公司海納百川合資成立電動車公司,為中國市場生產電動車零部件。今年3月,采埃孚又宣布,在今年三季度開始在上海采埃孚工廠生產8速自動變速器8HP,這包括插入式混合動力驅動器的變型。

高工電動車了解到,采埃孚還以電機配套供應商的身份出現在工信部最新的318批《道路機動車輛生產企業及產品公告》中,配套車型為北京奔馳EQC 400,新車為奔馳推出的首款純電動SUV,有望于2019年底國產并上市銷售。

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