特斯拉发布全球最快汽车,碳化硅的贡献竟然这么大……

第三代半导体风向 · 2021-06-13

特斯拉发布全球最快汽车,碳化硅的贡献竟然这么大……

昨天,特斯拉发布了全球现阶段最快的量产车型——仅2.1秒就可以完成零到百公里加速,最高时速可达322km/h。

据业内人士分析,碳化硅是特斯拉车速超越布加迪的关键之一,与此同时,碳化硅还将逆变器减重57%,将电池续航提升了6%以上,而且采用碳化硅整车成本还可以降低2000美元。

更为激动人心的是,特斯拉的碳化硅模块成本据说已经跟硅基IGBT一样了!

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特斯拉三车型采用碳化硅

6月11日,特斯拉最新发布了新款Model S Plaid,其最大的亮点是速度超越了布加迪,成为了全球最快的量产车型。

据介绍,其0-100km/h加速仅需2.1秒,四分之一英里加速赛成绩为9.247秒、152.09英里/小时,而布加迪的成绩是9.4秒、158英里/小时,相比之下特拉斯快了0.153秒。

对于这样的成绩,埃隆马斯克都忍不住手舞足蹈。

业界猜测,特斯拉的Model S Plaid的逆变器将继续采用碳化硅技术,目前有3种车型采用碳化硅。

2018年,特斯拉发布了Model 3,其中最主要的一项创新就是采用采用SIC MOSFET逆变器。

2020年特拉斯推出Model Y,据Munro & Associates拆解分析,其动力模块后轮驱动也采用了SiC MOSFET。

特拉斯是全球率先采用全碳化硅逆变器的车企,此举也让碳化硅成为了全球的关注焦点,受此影响,听说国内很多企业融资也变得容易很多。

碳化硅可为汽车提速

为什么Model S Plaid这么快?行业人士认为碳化硅是背后的功臣之一。

据专家介绍,逆变器的开关频率对汽车速度有直接的影响,博世集团董事会成员Harald Kr?ger曾表示,碳化硅可以为电机提供更多动力。

比亚迪汉是国内首款采用碳化硅逆变器的车型,采用SiC模块后输出功率可达200KW,提升一倍的功率密度,百公里加速度仅为3.9秒。

比亚迪碳化硅

行业人士认为,碳化硅技术允许驱动电机在低转速时承受更大输入功率,且不怕电流过大导致的热效应,这就意味着车辆起步时,驱动电机可以输出更大扭矩,强化加速能力。

碳化硅可实现汽车轻量化

另一方面,碳化硅可以让整体车身重量更轻,有助于提升汽车速度。

以Model 3为例,采用SiC后,其逆变器的总重量降至4.8kg,而特拉斯Model S的逆变器重量为24.9 kg(加上减速器盖),重量约减少了84%。

与采用硅基IGBT的其他车型相比,Model 3的逆变器也更轻、更小——比2019年日产聆风逆变器(11.15kg)轻57%,比捷豹I-PACE轻三分之一以上。

还有,碳化硅还可以减轻电池重量。

IDTechEx数据显示,采用SiC后,特斯拉Model 3的逆变器和永磁电机组合的效率高达97%,可能是全球最高效率之一(“之一”可以考虑去掉),续航能力比之前的方案提升了6%左右,而早期的Model S逆变器效率仅为82%。

英飞凌汽车业务部车辆运动应用营销高级经理Naoki Hayashi认为,与硅基IGBT相比,英飞凌的碳化硅可以提高5-10%的电池使用率。

“三代半风向”之前报道提到,一家美国企业仅用3颗SiC MOSFET就可以将逆变器效率提至99.3%,续航增加12%(.点这里.)。

效率提升后,在同样续航范围内,就可以减少电池容量,因此汽车可以变得更轻,有助于汽车提速。

碳化硅可以降低汽车成本

据Cree公司预测,SiC逆变器能够提升5-10%的续航,节省400-800美元的电池成本(80kWh电池、102美元/kWh)。

相关机构研究也表明,虽然在一辆电动车上采用SiC会多花200-300美元,但整车成本可以节省2000美元,比如节省600美元电池成本、节省600美元汽车空间成本,以及节省1000美元散热系统成本。

同时,碳化硅可以加快充电速度。采用SiC方案后,汽车电池容量不需要做到那么大,充电时间也可以降低50%。据介绍,Model S Plaid满电续航640公里,充电15分钟可以跑301公里。

而更为让人振奋的是,特斯拉的碳化硅成本已经跟硅基IGBT相同。IDTechEx根据2018年Model 3逆变器和2020年Model Y第二代逆变器的成本估算,在过短短三年内,特拉斯的SiC逆变器成本大幅下降,其成本几乎与2019款日产聆风和捷豹I-PACE 的硅基IGBT模块相当。

目前,保时捷、奥迪、通用、玛莎拉蒂、现代、大众、丰田、本田等众多车企都采用碳化硅(.点这里.)。Cree预计,到2022年SiC在电动车用市场空间将快速增长到24亿美元,是2017年车用SiC整体收入的342倍。

DigitimesResearch预测,到2025年,电动汽车用碳化硅(SiC)功率半导体将占SiC功率半导体总市场的37%以上,高于2021年的25%。

据测算,仅Tesla一年平均约要消耗50万片6英寸SiC,未来汽车碳化硅需求巨大。国内,三安、泰科天润、世纪金光等多家企业已推出车规级碳化硅产品(.点这里.)

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