昨晚(5月10日),比亚迪又有2个跟碳化硅有关的动作,“行家说三代半”发现具有几个值得留意的关键点:
● 发布全新SiC车型,售价拉低至18.98万元,未来SiC芯片需求有望大幅提升;
● 发布全新一代电驱:采用1200V碳化硅模块,而且还引入一项全球首创新技术,将HPD模块杂散电感减少了75%。
先例行公事简单介绍一下海狮07EV,这款车集合了CTB整车安全架构、十二合一电驱、宽温域热泵、全域智能快充、智能运动控制5大最新技术集群。
海狮07EV单电机(230kW、170kW)车型CLTC续航里程可达550km和610km;双电机(前160kW、后230kW)车型搭载80.64kWh电池组,CLTC续航里程可达550km。
“行家说三代半”作为服务于SiC半导体产业的媒体,每次看到新的SiC车型发布都很兴奋,我们的出发点并不是推介新车,而是介绍车企的SiC技术动向。
我们全程看完这次海狮07EV的发布会,发现这又是比亚迪的一次新技术释放,而且还给予了SiC非常高的赞誉。
首先,比亚迪公布了进化版800V平台——e平台3.0 Evo,海狮07EV首款搭载Evo平台的车型。
Evo平台最大的亮点是搭载了全球首创的12合1智能电驱系统(之前的3.0平台采用的是八合一电驱),将电机、减速器、电控、整车控制器(VCU)、电池管理器(BMC)、直流变换器(DC-DC)、车载充电器(OBC)、配电模块(PDU)、升压模块、升流模块、自加热模块和、能量管理智控系统,“集成度行业第一”。
比亚迪12合1电驱
据介绍,这款电驱的能效非常突出——系统的综合工况效率最高达92%,“行业第一”。在日常城市驾驶工况下,出行效率提升7%,续航里程可提升50km。
其次,这款12合1的电驱全系搭载1200V碳化硅电控,并且升级了全新一代SiC功率模块。
谈及该电驱之所以采用碳化硅模块,比亚迪认为,碳化硅是电动汽车的“最强芯脏”,而且与高转速电机是“完美搭档”。
据介绍,这款电驱采用了23000rpm电机,是“全球量产最高转速”,从而使得海狮07EV的极速可达225km/h以上。
根据“行家说三代半”调研追踪,比亚迪这款23000rpm电机确实处于全球领先水平,量产电机转速较高的还有华为、广汽、小米、上汽和现代等。
众所周知,要提升电机的转速,势必要提高基波的频率,据电机专家分析,基波频率通常需要从10kHz提升至20kHz,这导致开关频率仅为12kHz的硅基IGBT无法满足需求,因此必须采用碳化硅功率半导体。
第三,这次比亚迪的全新一代SiC功率模块还采用了“全球首创”的叠层激光焊技术。
据了解,比亚迪的SiC功率模块采用了叠层母排激光焊技术,取代了传统的螺栓连接工艺,从而使得他们HPD模块的杂散电感大幅降低75%,电控最高效率达99.86%,过流能力提高了10% ,实现碳化硅功率模块性能全面跃升。
SiC电控效率的提升也使得海狮07的CLTC综合效率达92%,中低速市区效率提高7%,续航里程提高超50km。
(行家说注:暂时不清楚比亚迪“全球首创”具体是指哪方面,据了解,特斯拉T-pak、赛米控-丹佛斯、中车时代半导体和一汽红旗等厂商都已经在SiC模块中采用了母排激光焊技术,知道的朋友留言解释一下吧。)
在发布会现场,比亚迪还解释了为何需要采用叠层母排激光焊技术。这是因为SiC MOSFET的开关频率非常快,而且由于母线寄生电感和SiC功率模块自身电感的影响,电路会产生很高的尖峰电压,因为尖峰电压V=杂散电感L×开关速度di/dt。
尖峰电压过高会带来多个方面问题,一是增加了SiC模块的开关损耗,使系统发热严重;二是会影响SiC模块正常工作。
通常,降低SiC模块尖峰电压有2种方面,一是通过栅极驱动来减小di/dt,这有助于减小尖峰电压,但会延长开通时间和关断时间,导致模块的开关损耗较大;二是通过减少直流回路功率母线的杂散电感。
在SiC模块中的杂散电感来源有很多,包括母线电容的杂感;母线电容—模块之间的杂感;模块内部杂感(端子间杂感、键合线及DCB覆铜层杂感等)。
以前,模块制造商通常使用螺丝接头来连接SiC模块的外部铜触点与汇流排,但螺丝接头对逆变器的电感值、大小和电阻都有负面影响。为了减少SiC模块的杂散电感,越来越多企业将DC输入端的叠层母排与薄膜电容,通过激光焊接进行连接。
模块端子与电容母排连接方式示意图 来源:行家说
母排激光焊接有多方面的好处:
● 降低杂散电感。
据测算,传统HybridPACK 的杂散电感约 30-40nH采用叠层母排设计,碳化硅半桥模块的寄生电感可降低至10nH。而采用200mm长、100mm宽的叠层母排,SiC模块的寄生电感可以做到个位数量级。
● 简化母排和电容主体的连接装配工作,降低装配成本。
● 集成化、布局更灵活。
● 提升载流能力,增加散热面:其可工作的电压高达几千伏,电流高达1000A。
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