众所周知，在去年英飞凌推出了一款新的全桥模块，具有1200V阻断电压，该模块针对电动汽车中的牵引逆变器进行了优化。该产品使行驶里程更长、电池成本更低的逆变器更高效，尤其适用于配备800V电池系统和更大电池容量的车辆。

其实碳化硅推动了电动汽车的进一步发展，使其具有更低的成本、更长的里程、更宽敞的设计和更高的功率密度。与标准的内燃机相比，电动汽车不需要燃油箱和发动机，因此可以开发更差异化的设计，以更有效地利用内部空间，使乘坐的体验更舒适。

而提高电动动力总成的功率密度是降低成本的一种方法，美国能源部制定了到2025年将高压电力电子设备的功率密度，提高7倍的目标。然而，由于安装空间有限，特别是高性能车辆，更需要高功率密度。

目前，采用硅IGBT技术的功率模块在电动汽车的应用中起着主导作用。然而，经过几十年的发展，硅基功率器件正在接近材料极限，很难进一步提高其功率密度。因此，半导体行业一直在开发宽带隙功率器件，如碳化硅MOSFET。


因此，功率损耗产生的热量可以在温度变化很小的情况下从碳化硅中传导。由于高熔化温度，碳化硅器件理论上可以在200°C以上的温度下正常工作。由于冷却需求显著减少，冷却系统的成本可以显著降低。由于较高的击穿电场，碳化硅器件具有较薄的漂移层或较高的掺杂浓度。

然而，为了使碳化硅在高温下工作，许多新的封装技术正在开发中，碳化硅器件具有较小的芯片面积和较小的栅极电荷和电容，可以实现更高的开关速度和降低开关损耗。低功率损耗、高工作温度和高导热性的结合减少了冷却需求，从而使冷却系统更小。


单个碳化硅功率器件的成本高于硅等效器件，但使用碳化硅器件可以节省系统成本，因为需要更少的组件、更小的无源组件尺寸、更小的冷却系统、相同里程范围内更小的电池容量以及更少的设计和开发工作量。碳化硅功率器件在功率密度、效率和冷却功方面具有显著的系统优势。

车载充电器是一个用于给电池充电的交直流电源转换器，DC变换器将能量从一个电压级转移到另一个电压级，它将高压电池的能量转换为低压能量，为低压电池充电，并向12V电子系统供电。在其他电动汽车中，例如基于燃料电池的汽车，还有其他类型的DC转换器。


碳化硅作为主逆变器的应用带来了更高的逆变器效率、更小的系统尺寸、更低的系统成本和更长的行驶里程。车载充电器和DC变换器是电力应用。碳化硅为其提供了更高的开关频率FSW、更高的效率、双向操作、更小的无源元件、更小的系统尺寸和更低的系统成本。

那么，就成本而言，使用碳化硅的好处是什么？碳化硅逆变器比等效硅更昂贵。然而，根据上述能源消耗的减少，车辆系统的效率得到提高，因此需要更少的电池容量。由于电池成本节约超过了碳化硅成本的增加，因此可以节省多达6%的系统成本。


纯电力系统中的高压到低压DC变换器 通常可以转换高达3千瓦的功率，需要高效率。高压蓄电池必须与低压系统隔离。由于其高效率，隔离谐振变换器是一种很好的应用，DC变换器大部分时间工作在部分负载下。

而氢燃料电池电动汽车是另一种具有巨大市场潜力的汽车，燃料电池电动汽车中有两种类型的高压DC变换器应用，在典型的燃料电池系统中， DC升压变换器用于提升燃料电池组的电压，以向逆变器系统供电。另一个双向变流器将电池能量传输到逆变器系统，并使用电机的再生能量为电池充电。


综上所述，通过使用碳化硅功率器件，可以提高DC变换器和逆变器系统的功率密度和效率，最终车主将从更少的氢消耗中受益，因为氢的价格仍然很高，或者汽车可以用同样数量的氢实现更长的里程。