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碳化硅作为第三代半导体,具有耐高温、耐高压特性,应用于新能源车的主驱逆变器,可提升转化效率、减轻重量和损耗。随着国内厂商推进量产,碳化硅成本大幅下降,越来越多车型采用此材料,助力新能源车发展。

21世纪经济报道记者骆轶琪广州报道

让电动车充电更快、续航更长的秘诀,竟然隐藏在这个黄色“圆盘”——碳化里?

小米创始人雷军发布了首款SUV车型YU7,全系搭载800V碳化硅高压平台。上汽通用五菱也展示了采用碳化硅功率模块的电控系统。从特斯拉的独家选择,到如今众多国产车型,包括五菱都在采用碳化硅产品,碳化硅为何能掀起如此波澜?它对新能源车有何重要意义?

碳化硅作为第三代半导体,具有耐高温、耐高压的特性。在相同功率器件中,碳化硅材料比硅材料体积更小、运行效率更高。

让我们通过几个实例来具体说明。

碳化硅主要应用于新能源车的主驱逆变器。动力电池储存的是直流电,而电机需要的是交流电,因此需要在电池包和电机之间安装逆变器进行转换。转换过程中存在能量损耗,转化效率直接影响电动车的续航里程。使用碳化硅的主驱逆变器比硅产品转化效率提升6%-9%,因此只需较小电池包,续航却不逊色。

充电时,提升充电效率主要有两种方法:增加充电电流或提升充电电压。大电流方案会增加充电过程中的热量,对整车设计要求较高,因此车企更倾向于采用高电压方案。硅产品800V已接近极限,而更高电压更适合使用碳化硅材料提升充电效率,约20分钟内即可充满电池。

此外,原本使用硅基模组需设计冷却系统,但碳化硅耐高温,无需此系统,还可减轻整车重量。同等性能下,碳化硅器件尺寸仅为硅器件的1/10,进一步减轻电驱动系统的重量和体积。

综上所述,碳化硅使重量减轻、损耗减少,即使在恶劣环境中也能维持良好续航,逐渐成为新能源车的重要伙伴。

但为何最初仅特斯拉愿意使用?原因在于成本高昂。2018年特斯拉Model 3上市,成为全球首款采用碳化硅主驱逆变器的车型,性能大幅提升。然而,几年后特斯拉CEO马斯克表示要减少75%的碳化硅使用量,因为当时全球碳化硅产量不足,使用成本过高。

如今,随着国内多家厂商积极推进量产,碳化硅成本大幅下降。2024年,6英寸导电型碳化硅衬底降价幅度超过20%。因此,越来越多国内车型采用碳化硅器件。

据统计,2019年仅1款车型采用碳化硅,而到2024年已有200多款车型采用此材料。今年前三个月,采用碳化硅器件的车型中,价格在25万元以下的比例已超过40%。

碳化硅不仅应用于新能源车,还逐渐拓展至轨道交通、储能、电网等领域,成为实现“碳达峰”“碳中和”的关键助力。这片黄色圆盘引发的能源变革,才刚刚开始。

(文章来源:21世纪经济报道)