原创 SIC碳化硅“上车”势头正在全球蔓延。碳化硅MOS能够为OBC带来哪些益处？

OBC企业积极导入碳化硅单一企业月装车30万只去年，国产碳化硅获得数千万汽车OBC订单，引起了业界高度关注。据“三代半风向”走访了解，国内某企业的出货量更为惊人——碳化硅器件月装车量将达到30万只。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。究竟碳化硅能够为OBC带来哪些益处？今天，我们就跟大家聊聊。SiC MOSFET在车载充电器（OBC）上越来越受欢迎，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. 事实上，OBC企业越来越热衷采用国产SiC器件，甚至国产SiC MOSFET也开始“上车”。最近，行家说《2022 碳化硅（SiC）产业调研白皮书》启动调研，据国内一家碳化硅企业介绍，他们现在仅为一家车企供应的碳化硅器件就高达30-40万只/月，“预计2022年市场需求量会更多。”其他碳化硅企业在OBC领域有哪些进展？碳化硅为何能让OBC受益？爱仕特：帮OBC降低20%成本碳化硅MOS被多家车企采用据深圳爱仕特科技车用应用系统开发专家李润华介绍，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。李润华告诉“三代半风向”，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。据李润华介绍，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，李润华透露，“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。爱仕特产品组合已可完全支持双向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。以爱仕特为例，据李润华介绍，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。据了解，爱仕特拥有10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。美国Credence Research预测，2020 年全球OBC的市场规模约为177亿人民币，预计2027年将达到约821亿人民币，2021-2027年的复合年增长率将超过24.3%。今年OBC企业的增速明显，以铁城信息为例，2020年全年的OBC装机量为14.6404万套，但2021年仅1-6月就达到21万台，7-10月又增加了10万余套。与此同时，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，企业亟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，李润华建议：● 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。