SiC在电动汽车的功率转换中扮演越来越重要的角色

责任编辑：王莹SiC在电动汽车的功率转换中扮演越来越重要的角色
SiC plays an increasingly important role in the power conversion of EVs
Giovanni Luca SARICA
（ST汽车和分立器件产品部 (ADG)大众市场业务拓展负责人，公司战略办公室成员）
1 中国新能源汽车市场的需求特点
首先，中国的电动化
发展速度很快，中国企业
的创新力旺盛，而且直接
从传统汽车向新能源汽车
过渡，没有美国或欧洲企
业所面临的复杂的“技术
遗产”问题。

相比欧美，
新兴的中国车企更期待新
能源汽车。

在中国，功率
转换系统在汽车中的应用
非常广泛，这就是为什么
ST专注于与中国客户合作开发电源管理系统。

2 SiC在成本上有优势吗
SiC解决方案的成本是比IGBT方案多出一些，实际上，根据第三方独立分析机构的整车半导体成本测算，SiC解决方案比IGBT方案每辆整车成本多出300美元（2019年测算）。

2020年，根据ST的预测，考虑到制造规模变大，SiC技术改进，两种方案之间的成本差距正在收窄。

与硅基器件相比，SiC的成本优势不在于器件本身成本，而是体现在车辆总体成本方面，为汽车制造商节省很多钱。

因为当采用SiC时，开关频率可以设计得更高，这将提高器件的能效，降低无源元件的尺寸/成本。

因为无源器件在应用系统总成本中占比很高；此外，当采用较小的无源器件时，还可以缩减模块的整体尺寸，并且可以进一步降低整体成本。

在节省成本方面，汽车制造商还可以获得其他的重要的好处。

例如，当使用SiC解决方案获得更高能效时，可以降低动力电池冷却系统的尺寸，电池冷却系统是导致总体成本增加的主要因素。

最终，根据独立分析机构的预测，与传统硅基解决方案相比，SiC解决方案可使整车半导体成本节省 2000 美元。

显然，这是SiC 给汽车制造商带来的实实在在的成本效益。

同时，SiC有助于提高车辆的性能，延长新能源汽车的续航里程，带来更好的综合用户体验，并使车辆充电速度更快。

所有这些要素对于新能源汽车的市场普及极为重要，政府产业鼓励政策固然重要，但是，真正的市场需求，越来越多的可选车型，更好的用户体验，以及产品优势，才是引爆电动汽车市场的关键。

我们看到SiC在新能源汽车市场的应用趋势正在上升。

由于成本原因和性能优势，SiC最初被广泛用于高端车型。

今天，SiC已成为中档量产纯电动汽车 (BEV) 的制胜方案，厂商正在利用SiC的真正的成本优势。

据分析，由于成本优势，2020年将有40％以上的纯电动汽车采用SiC。

2025年，SiC的普及率将会更高，届时将有超过70％的电动汽车使用SiC。

显然，这不仅是因为更高的能效和更好的用户体验，而是因为SiC带来更多的成本优势。

也因此，SiC成为研制高性价比的量产电动汽车的最佳解决方案。

3 快充的发展趋势
2020年，电动汽车充1次电可以行（下转第２９页）
ST汽车和分立器件产品部大众市场业务拓展负责人
公司战略办公室成员Giovanni Luca SARICA
产业聚焦
3 u-blox M10平台的亮点
u-blox的第10代GNSS产品u-blox M10可以满足上述应用需求：能同时跟踪多达4个 GNSS星座的卫星信号，在深度城市峡谷等充满挑战性的环境中也轻松实现精准定位。

该接收机采用的 Super-S 技术有助于将定位信号与背景噪声区分开，即使在卫星信号较弱的情况下也可以捕获定位数据。

其射频灵敏度高，可配合小型天线使用，因此是紧凑型产品设计的理想
之选。

在低功耗方面，u-blox M10 在
连续跟踪模式下的功耗为12mW，
是前代米级GNSS定位芯片EVA-
M8Q的1/5，同时将芯片尺寸缩小
了35%，因此非常适用于电池供电
型应用。

封装尺寸方面，u-blox M10
有3种封装尺寸。

其中，首批产
品是 MAX- M10S GNSS模块和
UBX-M10050GNSS芯片组，芯
片组尺寸只有4×4mm2，比上一代
芯片u-blox M8 减小了35%；模块
的特点是易于集成，无需外部元器
件，连接天线和电源即可使用。

这
些产品已于2020年11月开始提供工
程样片。

接下来的2021年，公司将
发布类似于ZOE的封装产品，是高
度集成的模块，但只有芯片大小。

（上接第７页）驶约400~500km。

而传统汽车一箱油就可以行驶约700km。

SiC等新技术延长了电动汽车的续航里程。

ST一直在开发最高40kW的充电板解决方案，充电站可以将多个这样的电源板组装在一起，使充电桩输出功率达到200kW以上，350 kW是新的发展方向。

充到安全电量需要大约1h，这是我们的技术极限，也是我们一直在研究的领域。

随着SiC的发展和电路板数字化，充电技术有几个发展方向。

其中一种是无线充电，即车辆在高速公路上行驶过程中充电。

但是，我们正在讨论不同的汽车使用方式。

在城市中使用家用汽车时，关键是要经常为汽车续充，
这是目前市场接受的唯一解决办
法。

我们正在研发可快速传输能量
的充电解决方案，同时还必须了解
快速充电附带的巨大危险，因为在
充电站充电时，需要在短时间内将
200kW甚至更大功率传输到车辆，
这意味着需要通过电缆安全地传输
大量能量。

直流快速充电是一个发展趋
势，我们的目标是在几分钟后为车
辆充满电或充入部分电量。

350kW
直流快速充电系统基本上可以实现
这个目标。

这确实是一个巨大的商
机，ST拥有此类应用所需的关键
技术，包括SiC。

这个目标带来多
个挑战，同时也带来多个商机：在
短时间内需要大量电能时，电网很
难传输如此大的电能。

因此，在刚
才提到的充电系统中，我们需要一
个类似于车载动力电池组的储能电
池组，用于存储在几分钟内为汽车
充电所需的电能。

当充电站处于空
闲模式时，电网给储能电池充电，
也可以把太阳能发电系统接入整个
充电系统，给储能电池充电。

这个
方案需要开发大量的电子产品和技
术。

在大多数情况下，此类技术与
电动汽车和车载动力电池的技术非
常相似。

我们坚信，这些趋势将在
未来几年推动电子半导体整体需求
增长。