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采埃孚:电动乘用车用碳化硅大功率模块3-4年量产

2019-04-15 · 来源: 高工电动车网 关注度:39650 次
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采埃孚 碳化硅
摘要:德国零部件制造商采埃孚宣布,使用碳化硅的大功率模块计划在3到4年内批量生产。

德国零部件制造商采埃孚宣布,使用碳化硅的大功率模块计划在3到4年内批量生产。

近日,采埃孚研发了一套电驱动器装置,包括新开发的变速器和大功率模块,和250KW的电机。这套电驱动系统是采埃孚为FIA Formula E系列的法国电动赛车制造商Venturi团队研发。

采埃孚在该套电驱动系统的大功率模块中首次使用碳化硅,使得其电驱动系统比目前已经批量应用的电驱动具备更高的能量转换效率。碳化硅(SIC)芯片组的设计比目前的常用芯片薄十倍,因此产生较低的内阻,进而提高了电池效率和范围。

采埃孚E-Mobility负责人Jörg Grotendorst宣布,使用碳化硅的大功率模块计划在大约3到4年内用于批量生产。采埃孚这一技术无疑是超前的。

目前,市场上用的驱动系统和充电系统的核心功能器件IGBT,一般以Si(硅)等为主要材料,第一代、第二代功率半导体材料是硅(si)和砷化镓(GaAs),并已经实现广泛应用。但以SI等为材料的IGBT电压范围是600-6500V之间,随着电压、温度、频率、功率等指标的大幅提高,传统SI材料IGBT已经无法胜任。

而以SiC 大功率模块为代表的碳化硅器件被认为是未来新能源汽车电驱动系统发展的关键技术,也是实现高温、高效、高速运行的重要途径。

中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高院士在2018年百人会上谈到驱动电机未来方向时,更是直言“2025年碳化硅将全面取代IGBT。”

以碳化硅(SiC)等为代表的第三代半导体材料,具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、开关损耗小、频率高、功率大等优势,是同等硅器件耐压的10倍,能够减低系统尺寸和运行成本。

此外,碳化硅具有在高频率时损耗低的优势,能将车辆的效率再提高10%左右,这还意味着续航里程可以得到同样的提升,电池成本有可能大幅下降。

不过,碳化硅大功率模块目前由于技术和工艺相对滞后,并且价格较高昂,成本比传统硅材料高5-6倍,面临着热平衡挑战等难题,目前应用较少,大部门企业都停留在斥资布局阶段。

而采埃孚的碳化硅功率模块若能在2022年-2023年大规模量产,必将给产业带来较大的冲击。

此外,采埃孚还将电驱动系统高效率与减轻重量相结合。如在大功率模块中使用碳,针对变速器壳体采埃孚则使用了轻质金属合金,与传统材料相比,这两种材料都显着减轻了重量。工程师不得不在冷却和润滑方面取得新的突破,以实现高效传动比的减重。干式油底壳润滑提高了减速齿轮的能量转换效率。

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采埃孚E-Mobility负责人Jörg Grotendorst表示,“我们在赛车应用中获得的许多经验将对未来的采埃孚产品产生影响。”采埃孚直接将其Formula-E经验和数据转移到新技术的进一步开发中,并将最初为赛车开发的概念逐渐进入批量生产应用,比如电动马达定子的特殊绕组设计。

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采埃孚将电动赛车的电驱动技术运用于电动汽车并非偶然。采埃孚在零部件电动化做了大量储备,早在2008年成立了第一家乘用车电驱动设备工厂,并不断扩展其电驱动产品,除电机、混合动力变速器、变速器控制单元以及控制元件之外,采埃孚还尝试打造了全电动装置。

采埃孚还非常看好中国市场,目标到2020年成为中国领先的电驱动供应商之一。2017年采埃孚在上海工程中心设立电动技术开发实验室和模型建造车间后,又与北汽集团子公司海纳百川合资成立电动车公司,为中国市场生产电动车零部件。今年3月,采埃孚又宣布,在今年三季度开始在上海采埃孚工厂生产8速自动变速器8HP,这包括插入式混合动力驱动器的变型。

高工电动车了解到,采埃孚还以电机配套供应商的身份出现在工信部最新的318批《道路机动车辆生产企业及产品公告》中,配套车型为北京奔驰EQC 400,新车为奔驰推出的首款纯电动SUV,有望于2019年底国产并上市销售。

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