电动汽车|行业 | 电动汽车新宠 博世碳化硅功率器件亮相
文：懂车帝原创 孙一超
[懂车帝原创 行业] 在本届北京国际车展上 ， 博世展示了一系列面向未来的创新技术与解决方案 ， 其中博世碳化硅功率器件首次在全球亮相 。
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作为汽车领域重要的技术与服务供应商 ， 博世在新能源领域为混合动力和电动汽车提供全面的产品组合 ， 包括电机、电机控制器、48伏轻混系统、制动和转向系统等 。 在今年博世实现电桥和IGBT功率模块的批量生产后 ， 又推出了最新研发的碳化硅功率器件 ， 并在北京车展期间进行了全球首次亮相 。
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博世碳化硅功率器件
目前市面上主流的汽车功率元器件是硅基的绝缘栅双极型晶体管IGBT ， 来实现电机控制器的逆变过程 。 相较于传统的硅基金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET ， IGBT有着耐压能力良好、电流密度及最大功率更高、高压条件下导通电阻更低的优势 ， 更适应在大功率的电动汽车上应用 。
而传统硅基MOSFET则由于在高压应用时 ， 导通电阻会随耐压急剧上升 ， 故而额定电流和额定电压较小 ， 多用于10千瓦左右的小功率电力电子装置 。 但第三代半导体材料碳化硅基材的出现 ， 改变了MOSFET在电动车领域的命运 。
碳化硅材料的MOSFET不仅保留了开关速度快、开关损耗低的优点 ， 也实现了工作电压和最大功率的提升 ， 从而满足了电动汽车的功率需求 。 相比如今成熟的IGBT功率器件 ， 可为电动汽车和混合动力汽车增加高达6%的续航里程 ， 也正因为如此 ， 碳化硅被业界普遍认为是下一代功率半导体材料 。 “从节能角度看 ， 碳化硅一定是未来方向 。 ”博世（中国）投资有限公司执行副总裁徐大全博士表示 。
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在效率优势之外 ， 碳化硅MOSFET更高的开关频率能相应提升电机的最高转速 ， 这也将影响电机与减速器的匹配 ， 促进减速比的增大 ， 从而获得更大的轮边转矩 ， 进一步提升电动车的加速性能 。 同时 ， 碳化硅MOSFET更强的耐高压能力 ， 也有助于将现在电动汽车常见的350伏电压平台提升至600到800伏 ， 在降低传输损耗的同时 ， 也会影响配套充电设施的发展 。
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目前 ， 特斯拉Model 3、比亚迪汉EV等车型已经应用了碳化硅功率器件 。 根据相关预测 ， 到2025年左右 ， 碳化硅的生产成本会与IGBT持平 ， 在汽车功率元器件中的市场占有率也将超过20% 。
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